Solucionario Perf. I

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PRIMER EXAMEN DE ING. DE PERFORACIÓN I 1.- Defina los siguientes términos: a) Explique acerca de los pozos para explotación de HC. (1 Pto) b) Cuales son los factores que me permiten seleccionar un diseño adecuado para un pozo. (1 Pto) c) Cual fue el primer pozo que se perforo con fines de explotación de HC (1 Pto) d) Principales consideraciones que se toman en cuenta en el diseño de un mástil 1 Pto) e) Componentes básicos de un equipo de perforación. (1 Pto) 1.- Definir brevemente: a) Malacate/Drawwork (1 Punto) b) Sistema de Fuerza electromotriz Diesel-Eléctrico (1 Punto) c) Componentes de un Sistema de Aparejo de Poleas (1 Punto) d) Clases de Acero según API en La construcción de cables (1 Punto) e) Puntos críticos de desgaste del cable (1 Punto) f) Factor de Servicio del cable (1 Punto) 2.- Se presenta la siguiente especificación de un Castillo/Mástil Castil lo Altur a Diam Tube ria Long. Tuber ia Peso Lbs/ pie Area De Tuberia Parada Área Estruct. De Castillo Pie Cuadrado Altur a Plata f. del Engra m Pto De Anclaj e Linea Muerta 1 147’ 5” 18,00 0’ 19 6’ x 93’ 540 84’ D Conjunto de fondo (Bottom hole Assembly): Drill collar 6 ¼” peso: 83 lbs/pie # de DC 9

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ejemplos de perforacion

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PRIMER EXAMEN DE ING. DE PERFORACIÓN I

1.- Defina los siguientes términos:

a) Explique acerca de los pozos para explotación de HC. (1 Pto)b) Cuales son los factores que me permiten seleccionar un diseño adecuado para un pozo. (1 Pto)c) Cual fue el primer pozo que se perforo con fines de explotación de HC (1 Pto)d) Principales consideraciones que se toman en cuenta en el diseño de un mástil 1 Pto)e) Componentes básicos de un equipo de perforación. (1 Pto)1.- Definir brevemente: a) Malacate/Drawwork (1 Punto)b) Sistema de Fuerza electromotriz Diesel-Eléctrico (1 Punto)c) Componentes de un Sistema de Aparejo de Poleas (1 Punto)d) Clases de Acero según API en La construcción de cables (1 Punto)e) Puntos críticos de desgaste del cable (1 Punto)f) Factor de Servicio del cable (1 Punto)

2.- Se presenta la siguiente especificación de un Castillo/Mástil

Castillo Altura DiamTuberia

Long.Tuberia

PesoLbs/pie

AreaDeTuberiaParada

ÁreaEstruct.DeCastilloPie Cuadrado

AlturaPlataf.delEngram

Pto De AnclajeLineaMuerta

1 147’ 5” 18,000’ 19 6’ x 93’ 540 84’ D

Conjunto de fondo (Bottom hole Assembly):Drill collar 6 ¼” peso: 83 lbs/pie # de DC 9Heavy weight 5” peso 50 lbs/pie # de Hw 21Capacidad nominal bruta (Gross nominal capacity) es 700,000 lbs Peso del caballete portapoleas: 10,000 lbsPeso del conjunto aparejo-gancho-unión giratoria: 30,000 lbsConsiderar margen de seguridad por sobretensión 100,000 lbsVelocidad del Viento para diseño Castillos ≤ 136’ (50 mph) para > 136’ (75mph) .Velocidad del Viento mínimo en estructura para diseño de castillo (50 mph)Considerar como carga máxima en el gancho para el Castillo el peso de la longitud de la tuberia parada en el set back, mas el conjunto de fondo.Considerar que solo la tuberia de perforación está parada en el set back.Peso del lodo 11.5 lbs/gl. Longitud de cada tubular 30 pies Calcular:

a) La Fuerza del Viento esperada en el Castillo si toda la tuberia esta parada (1 Pts)b) Carga compresiva o de aplastamiento para cada Castillo (1 Pts)c) La Fza /Carga total sobre el Castillo (2 Pts)d) La Máxima Carga equivalente en el Castillo (2 Pts)e) El FEC (Factor de Eficiencia del Castillo) (2 Pts.)f) La capacidad de carga del castillo CCC (2Pts)f) Si la línea de anclaje se ubica en el punto C cual es el FEC (2 Pts)

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g) Que se debería de hacer para aumentar el FEC en (f) demostrar (3 Pts)

A B

C D

Malacate

E = K -1 K x n x (K - 1)

K= 1.04 para rodaje de rodillos Carga total sobre el Castillo = Fd +FT FT = f ( fuerza Viento por tubería parada y Componente horizontal del Peso de la tubería)

Set back

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EXAMEN PARCIAL DE PERFORACION I

a) Definir brevemente: Malacate (1 Punto)b) Sistema de Fuerza electromotriz Diesel-Eléctrico (1 Punto)c) Componentes de un Sistema de Aparejo de Poleas (1 Punto)d) Clases de Acero según API en La construcción de cables (1 Punto)e) Puntos críticos de desgaste del cable (1 Punto)f) Factor de Servicio del cable (1 Punto)

2.- Se requiere perforar un cuyo objetivo se encuentra @ 13,000 pies para lo cual se desarrollaron 03 fases se utiliza Drill Pipe 5” DE x 4.276” DI 19.5 lbs/pie

1° FASEC/ broca de 17” @ 1500 pies densidad de lodo 10.5 lb/gl se baja casing 13 3/8” grado N-80 con un peso de 54.5 lb/pie. BHA a utilizarse:04 DC 7 ¾ DE x 2 13/16” DI peso 140 lbs/pie - 06 DC 6 ¼” DE x 2 13/16” DI 84 lbs/pie18 HW 5” DE x 3” DI 50 lbs /pie2° FASEC/ broca de 12 ¼“@ 6500’ densidad de lodo 11.00 lbs/gl se baja csg de 95/8” grado N-80Con un peso de 43.5 lbs/pieBHA a utilizarse:02 DC 7 ¾ DE x 2 13/16” DI peso 140 lbs/pie - 08 DC 6 ¼” DE x 2 13/16” DI 84 lbs/pie21 HW 5” DE x 3” DI 50 lbs /pie3° FASEC/ broca de 8 ½ “ @ profundidad final, densidad de lodo 11.5 lbs/gl se baja csg de 7” N-80con un peso de 26 lbs/pieBHA a utilizarse:10 DC 6 ¼” DE x 2 13/16” DI 84 lbs/pie 21 HW 5” DE x 3” DI 50 lbs /pieCondiciones operativas:Castillo marca Dreco altura 149 pies, Área de tubería parada 6’ x 93’ , Altura de repisa 84 pies Considerar velocidad del viento 80 mph , Velocidad mínima en estructura 50 mphÁrea de estructura 540 pies , para cálculos de Fza del viento considerar que toda la tubería incluyendo el BHA esta parado sobre el set back.Malacate IDECO H-1200Peso del conjunto Aparejo-Gancho 24,000 lbs considerar igual al peso Aparejo-SwivelMáxima velocidad en la línea rápida 720 pies/minutoNúmero de poleas igual a 06 (seis)Longitud promedia de cada barra 90 piesPunto de anclaje de línea muerta al lado derecho del malacate Margen de sobretensión 100,000 lbs a considerar por atasque de tubería (Considerar en todos los cálculos)Cable a utilizar: 1 3/8” x 5000’ - 6 x 19 - Filler- PRF - RRL - IPS-IWRC

Calcular:a) La Fza del viento sobre el castillo si toda la sarta estuviera parada (1/2 Punto)b) La Fza de Aplastamiento Fd sobre el castillo, a la profundidad de la 2° Fase

(1 Pto)

Page 4: Solucionario Perf. I

c) Fza Total sobre el castillo (Fd + Fv ‘) a la profundidad de la 2° Fase(1 Pto)

d) FEC a la profundidad final (2 Pto)e) Cual es la potencia que desarrolla el motor cuando se baja csg de 7” a la profundidad final (1 Pto)f) Cual es la tensión en la línea rápida cuando se perfora a la profundidad final

(1/2 Pto)g) Hasta que profundidad se puede perforar con la potencia disponible del malacate

(1 Pto)h) CNB del castillo a la potencia disponible del malacate (1 Pto)i) Trabajo total realizado por el cable en la 3 ° Fase

(3 Pto)j) Cual es la longitud en pies que se debe correr y cortar para las condiciones del castillo y malacate (1 Pto)k) Cual es el numero de toneladas millas que se debe acumular en cada corte de cable.

(1 Pto)l) Cuantos pies de cable se tiene instalado en el sistema aparejo-caballete portapoleas- tambor (1 Pto)ll) Calcular el Factor de Seguridad al perforarse a la profundidad final del pozo

(1Pto)m) Después del primer corte cuantos pies de cable quedan por cortar y cuantos cortes mas se Pueden realizar.

Solución Examen parcial Perforación

a) Fv = 0.004 (80) x 6 x 93 + 0.004 (50) x 540 = 19,685 lbs

b) E = 1.04 - 1 ) = 0.78 1.04 x 12x (1.04-1)

Wg = (60 x 140 + 240 x 84 + 630 x 50 + 5570 x 19.5) (1 -0.015 x 11) + 24,000 + 100,000 = 264,843.62 lbs

Fd = 264,843.62 ( 1 + 1/12 + 1/ (12x 0.78)) = 315,209 lbs

c) FT = Fd + Fza debido a la tuberia parada

Fza = ( Fh + Fv’) x L 2 H

FH= ( 60 x140 + 240x 84+630x50+5570x19.5) Sen 2.5 = 7,357.5 lbsFV’ = 0.004 (80) x 6x 93 = 14,285 lbs

Fza = ( 7357.5 +14,285 ) x 93 = 11,980 lbs 2 x84FT= 315,209 + 11,980 = 327,189 lbs

d) FEC = Fd = 473,439.2 = 0.769 Fde 615,386

Page 5: Solucionario Perf. I

Wg= ( 300x84+630x50+14,070x19.5) (0.827)+ 24,000+ 100,000= 397,791 lbs

Fd = 397,791 ( 1 + 1/12 + 1/(12x0.78)) = 473,439 lbsFde = 4 x 397,791 ( ¼ + 1/(2x12x0.78) + 1/12) = 615,386 lbs

El FEC solo depende de n, E y la ubicacion del punto de anclaje.

e) Wg= (13,000 x 26) x 0.827 + 24,000+100,000 = 403,526 lbs

Vg = 720 / 12 = 60 pies /minuto Pot Gancho HP = 403,526 x 60 = 734 HP 33,000Pot. de salida del malacate HP = 734 / 0.78 = 941 HPPot. de entrada del malacate HP = 941 / 0.9 = 1046 HPes igual a la potencia que desarrolla el motor a esas condiciones.

f) TLR = Wg = 397,791 = 42,499 lbs 12 x E 12 x 0.78 g) Potencia de entrada = 1200 HPPot de salida = 1200 x 0.9 = 1080 HPPot. en el gancho = 1080 x 0.78 = 842.4 HP

Pot. enel gancho HP = Wg x Vg entonces Wg = 842.4 x 33,000 = 463,320 lbs 33,000 60463,320 = (300 x84+630 x50+ (L-930 ) x 19.5 )x 0.827 + 24,000+100,000Despejando el valor de L = 19,063.45 pies

Profundidad total = 19,063.45 + 300+630 = 19,993 pies

h) CNB = w (n+4) = 463,320 x 16 = 617,760 lbs n 12

i) Trabajo realizado por el cable en la 3° fase = Trabajo realizado al perforar desde 6500’@13,000’ + Trabajo al realizar medio viaje redondo + Trabajo realizado para bajar casing de 7”.

Tp( 6500’-13,000’) = 3 ( Tr(13,000’) - Tr( 6500’))

Tr (13,000’) = 13,000(90 +13,000)x 19.5x0.827 + 13,000(24,000+0.5 C) 10’ 560,000 2’640,000

C = 0.827 ( 300(84-19.5)+630(84-50) = 33717 Tr(13,000’) = 260 +201.19 = 461.19 Ton-M

Tr(6500’) = 6500 (90 + 6500) x 19.5 x 0.827 + 6500(24,000 + 0.5C) 10’560,000 2’640,000

Tr(6,500’) = 65.41 + 100.59 = 166 Ton-M

Page 6: Solucionario Perf. I

Tp( 6500’-13,000’) = 3 (461.19-166) = 885.57 Ton-M .................(1)

½ ( Tr (13,000) ) = ½ (461.19) = 230.6 Ton-M .............................(2)

Tcsg(13,000’) = ½ ( 13,000 (40+13,000) x 26 x 0.827 + 4 x 24,000x13000) = 231.67 T-M 10’560,000

Trabajo total = 885.57 + 230.6 + 231.67 = 1348 Ton-M

j) De la tabla 14 para un D = 25” y un H = 149’ la longitud de corte recomendado son 14 vueltas en la primera vuelta del cable en el tambor.

Longitud de corte recomendada = (25 + 1.375) x 14 = 97 pies 12

k) El modelo de malacate IDECO H-1200 D= 25” y B= 50” d= 1.375”

De la tabla 1 para un diametro de 25” y un diametro de cable 1.375” El N° Ton-Milla por corte / pie de cable a cortar es igual a 17

Por lo tanto el N° Ton-M de corte = 17 x 97 = 1649 Ton-M

l) N° de pies de cable instalado en el malacate = 14 x 149’ + 97 = 2183’ de cable.

ll) FS = RNR = (1.375) x 100,000 = 4.4 TLR 42,499

m) N° de pies que quedan por cortar = 5000- 97 = 4903 pies Se pueden realizar 4903/ 97= 50 cortes de cable.

Page 7: Solucionario Perf. I

PRIMERA PRACTICA DE PERFORACION I

1.- Defina los Siguientes Términos:

a) Componentes Básicos de un Equipo de Perforación Rotativa ( 1 pto)b) sub.-estructura del Castillo (Mástil) ( 1 pto)c) La capacidad del castillo se fija de acuerdo a su capacidad para resistir dos Tipos de carga defínalo brevemente. ( 1 pto)d) De que depende la altura de un Castillo ( 1 pto)e) Capacidad Nominal Bruta ( 1 pto)

2.- Un equipo de perforación rotativa marca DRECO tiene una capacidad nominal bruta (CNB) de 800,000 lb., el número de líneas hacia abajo es 12, la velocidad de la línea rápida en el malacates es igual a 250 pies / minuto. Calcular:

a) La tensión en la línea rápida (1 pto)b) La potencia en el gancho (1 pto)c) La carga compresiva sobre el castillo. (1 pto)d) El FEC si se ubica el anclaje de la línea muerta en el lado izquierdo del malacate (2 pts)

3) La capacidad nominal bruta de un Mástil marca NATIONAL es de 1’000,000 lb., conociendo que el numero delineas hacia arriba es 10.Peso del Caballete Porta poleas 10000 lb.Si se ubica el anclaje de la línea muerta en el lado derecho del malacate, Calcular:

a) Carga en el pie derecho más débil del mástil. ( 1 pto)b) FEC (Factor de eficiencia del Castillo) ( 1 pto)c) Según el API cual es la carga equivalente máxima de seguridad ( 1 pto)d) Cual es la capacidad de carga del Castillo ( CCC) ( 2 pts)

4) Se presentan las siguientes condiciones operativas en un Castillo marca NATIONAL con 12 líneas hacia abajo. Considerar 100,000 adicional por margen de seguridad en trabajos de pesca.

Profundidad del pozo 8,500 lbsTubería de Perforación (Drill Pipe) 5” DE 4.276” DI peso 19.5 lbs/pie Cuellos Lastra barrena (Drill Collar) 800 pies 6.25” DE 3” DI peso 87 lbs/piePeso del caballete porta poleas ( Crown Block) CPP 10,000 lb.Peso del motón viajero capacidad 600TON ( Traveling Block) 24,000 lbsPeso del gancho capacidad 600 TON (Hook) 7,000 lbsPeso de la Unión Giratoria capacidad 600 TON ( Swivel ) 5,500 lbs Densidad del lodo de Perforación. 11.5 lbs/glSi se ubica el anclaje de la línea muerta al frente del lado izquierdo del malacate.Calcular:

a) Carga sobre el pie derecho del mástil en el anclaje de la línea muerta ( 1 pto)b) Capacidad nominal bruta ( 1pto)c) FEC (Factor de Eficiencia del Castillo) ( 1 pto)d) Capacidad de carga del castillo ( 2pts)

Page 8: Solucionario Perf. I

PRIMERA PRACTICA DE PERFORACION I

1.- Defina los Siguientes Términos:

a) Sistemas que comprenden el desarrollo de la Perforación en un Equipo. ( 1 pto)b) Uno de los parámetros del control de la perforación es el Torque de rotación de la mesa rotaria

porque es importante ( 1 pto)c) Que función realiza el Malacate (Drawwork) ( 1 pto)d) En que orden se instalaría el Sistema de rotación y elevación en un Equipo. (Esquema) ( 1 pto)e) Describa el mecanismo de corte de una broca PDC (Polycrystalline Diamond Cutter) ( 1 pto)

2.- En un equipo de perforación rotaria se esta sacando la sarta de perforación para realizar un cambio de broca (Viaje redondo) para lo cual la velocidad de extracción promedia es de

60 pies / minuto, Se presentan las siguientes condiciones operativas: Profundidad del pozo 8,500 pies Peso del drill pipe 5” DE 19.5 lbs/pie Peso del drill collar 6 ¼” DE 83 lbs/pie - Longitud 800 pies Peso del lodo 10.5 lbs/galon Peso del conjunto Traveling Block - Gancho 12,000 lbs Numero de líneas hacia abajo 12 (Doce) La tubería se saca en dobles (1 barra = 2 drill pipe) Tiempo para desenroscar una barra y apoyarlo en la repisa del engrampador 3 minutos. Considerar 50,000 lbs adicionales por eventos no deseados (agarre de cañería)

Calcular:a) La tensión en la línea rápida al sacar la tubería sin problemas de atasque de cañería. (2pts)b) La potencia desarrollada en el malacate para levantar la tubería si se produce un agarre de

cañería. (1 Pto)c) Si se encuentra el anclaje de la línea muerta al lado izquierdo del malacate, encontrar la máxima

carga equivalente del castillo. (2 Pts)e) El FEC (2 Pts)d) Que tiempo se utilizará para extraer toda la sarta de perforación. (1 Pto)

3) Se presentan las siguientes condiciones operativas: Profundidad del pozo 13,000 pies E = (1.04 - 1) / 1.04 x n x (1.04 -1) Peso del drill pipe 4 ½”” DE 16.6 lbs/pie Peso del drill collar 6 ¼” DE 83 lbs/pie 08 piezas Peso del Heavy Weihgt DE 4 ½” 41 lb/pie 18 piezas Peso del conjunto Traveling Block - Gancho 24,000 lbs Peso de la Unión Giratoria (Swivel) 5,500 lbs FEC = 0.768 Anclaje de la línea muerta al lado izquierdo del malacate. Velocidad del viento 80 mph, Área de la estructura del castillo 400 pies cuadrados.

Calcular:a) El número de líneas hacia arriba que utiliza el sistema de elevación. (2 Pts)b) Carga Máxima equivalente del Castillo. (2 Pts)c) Carga compresiva sobre el castillo. (1 Pts)d) Carga del viento sobre el castillo, si tenemos tubería parada en el set back, si el área de

aplicación sobre la tubería parada es de 6 pies por 90 pies. No considerar el peso de la tubería parada. (1 Pts)

e) Carga total sobre el Castillo. (1 Pts)PRIMERA PRACTICA DE ING. DE PERFORACIÓN 1

Page 9: Solucionario Perf. I

1.- Defina los siguientes términos:

a) Cual es la función del Castillo de Perforación. (1 Pto)b) Que es un Castillo o Mástil Portable y cuantos tipos existe en el mercado (1 Pto)c) Cual es la función de la Subestructura de Perforación (1 Pto)d) Principales consideraciones que se toman en cuenta en el diseño de un Castillo de Perforación. (1 Pto)e) Capacidad Nominal Bruta. (1 Pto)

2.- Se presenta la siguiente especificación de Castillos/Mastiles

Castillo Altura DiamTuberia

Long.Tuberia

PesoLbs/pie

AreaDeTuberiaParada

AreaEstruct.DeCastilloPie Cuadrado

AlturaPlataf.DeEngram

Pto De AnclajeLineaMuerta

1 136’ 5” 8,900’ 19.5 5’-8” x 90’ 500 83’ C2 140’ 5” 15,000’ 22.5 6’ x 93’ 520 84’ D3 147’ 5” 18,000’ 22.5 6’ x 93’ 540 84’ A

Velocidad del Viento para diseño Castillos ≤ 136’ (50 mph) para > 136’ (75mph) .Velocidad del Viento mínimo en estructura para diseño de castillo (50 mph)Considerar como carga máxima en el gancho para cada Castillo el peso de la longitud de la tubería parada en el set back, no considerar efecto de flotación debido al lodo.Considerar que toda la tubería esta parada en el set back.Numero de líneas hacia arriba 10

Calcular:a) La Fza del Viento esperada en el Castillo si toda la tubería esta parada (3 Pts)b) Carga compresiva o de aplastamiento para cada Castillo (3 Pts)c) La Fza /Carga total sobre cada Castillo (3 Pts)d) La Máxima Carga equivalente en cada Castillo (3 Pts)e) El FEC (Factor de Eficiencia de cada Castillo9 (3Pts)f) La capacidad Nominal Bruta de cada Castillo (opcional) (3 Pts)

SEGUNDA PRACTICA DE PERFORACION I

A B

C D

Malacate

E = 1.04 -1 1.04 x n x (1.04 - 1) Carga total sobre = Fd +FT Casillo FcFT = f ( Fviento por tuberia parada y Componente horizontal del Peso de la tuberia)

Set back

Page 10: Solucionario Perf. I

1.- Definir brevemente:

a) En función de que esta el diseño o revestido de un pozo de HC (1 Pto)b) Características de los pozos de mediana profundidad (1 Pto)c) Principales componentes de un Malacate. (1 Pto)d) Freno Auxiliar Hidromático. (1 Pto)e) Componentes de un cable de perforación. (1 Pto)f) Que es un cable de denominación Regular derecho (1 Pto)

2.- Se requiere perforar un cuyo objetivo se encuentra @ 13,000 pies para lo cual se desarrollaron 03 fases se utiliza Drill Pipe 5” DE x 4.276” DI 19.5 lbs/pie

1° FASEC/ broca de 17” @ 1500 pies densidad de lodo 10.5 lb/gl se baja casing 13 3/8” grado N-80 con un peso de 54.5 lb/pie. BHA a utilizarse :04 DC 7 ¾ DE x 2 13/16” DI peso 140 lbs/pie - 06 DC 6 ¼” DE x 2 13/16” DI 84 lbs/pie18 HW 5” DE x 3” DI 50 lbs /pie2° FASEC/ broca de 12 ¼“@ 6500’ densidad de lodo 11.00 lbs/gl se baja csg de 95/8” grado N-80con un peso de 43.5 lbs/glBHA a utilizarse:02 DC 7 ¾ DE x 2 13/16” DI peso 140 lbs/pie - 08 DC 6 ¼” DE x 2 13/16” DI 84 lbs/pie21 HW 5” DE x 3” DI 50 lbs /pie3° FASEC/ broca de 8 ½ “ @ profundidad final, densidad de lodo 11.5 lbs/gl se baja csg de 7” N-80con un peso de 26 lbs/pieBHA a utilizarse:10 DC 6 ¼” DE x 2 13/16” DI 84 lbs/pie 21 HW 5” DE x 3” DI 50 lbs /pie

Condiciones operativas:

Castillo marca Dreco altura 149 pies, Área de tubería parada 6’ x 93’ Considerar velocidad del viento 80 mph , Área de estructura 540 piesMalacate IDECO H-1200Peso del conjunto Aparejo-Gancho 24,000 lbs considerar igual al peso Aparejo-SwivelMáxima velocidad en la línea rápida 720 pies / minutoLongitud promedia de cada barra 90 piesPunto de anclaje de línea muerta al lado derecho del malacate Margen de sobretensión 100,000 lbs a considerar por atasque de tubería.Calcular:a) Cuantas líneas se deben tener como mínimo en el sistema aparejo-Caballete portapoleas considerar margen de seguridad por sobretensión. (1 Pto)b) Tensión en la línea rápida a esas condiciones de sobretensión y laVelocidad de la línea rápida. (2 Pto)c) Cual es el requerimiento de Potencia en el motor. (1 Pto)d) Cuanto de combustible en galones consume el motor en las 24 horas (2 Pto)e) Si se baja Casing de 7 “ N-80 , 26 lbs/pie, a la profundidad final Cual

Page 11: Solucionario Perf. I

Es la potencia del motor requerida considerando el margen de seguridad Por sobretensión. (No considerar peso de la unión giratoria) (1 Pto)f) Si el requerimiento de potencia del motor es mayor hasta que profundidad Se debería bajar el casing de 7 “ y dejar el resto a producir a hueco abierto(1 Pto)g) Calcular la Carga equivalente máxima a esas condiciones operativas (1 Pto)h) Si se perfora el pozo @ 16,000 pies con el mismo castillo cual seria El arreglo de líneas en el sistema aparejo-caballete portapoleas, considerar El margen de sobretensión. (1Pto)i) Cual seria la fuerza de aplastamiento sobre el castillo a esas condicionesOperativas y el FEC del castillo. (2 Pto)j) Cual es la carga en el pie derecho sometido al mínimo esfuerzo (1 Pto)

SOLUCIONARIO SEGUNDA PRACTICA

Page 12: Solucionario Perf. I

a) CNB = Wg ( n +4) nWg a la profundidad de 15,000 pies

Wg = (25 x 30 x 84 + 21 x 301 x 50 + 13,620 x 19.5 ) (1- 0.015 x 12) + 30,000+ 100,000Wg = 425,273.8 lbs

596,000 = 425,273.8 ( n+4) n = 10 lineas n

b) T LR = Wg = 425,273.8 = 52,503 lbs n x E 10 x 0.81

c) HP gancho = Wg x Vg = 425,273.8 x 90 x 1 HP = 1160 HP 33,000 HP entrada al malacate = 1160 = 1591.22 HP Requerimiento del motor 0.9 x 0.81

d) Ef. térmica = 0.6 = Pot motor Pot. Calorífica = Pot. Motor = 2652 HP Pot. Calorífica 0.6

2652 HP = Req comb ( Lbm/minuto) x 19,000 BTU/ Lbm x779 lbm xpie x 1 HP 1 BTU 33,000Req comb = 2652 x 33,000 = 5.91 lbm/ minuto 19,000 x 779

5.91 lbm/ minuto = Req comb gal /minuto x 7.4 lbm/gal

Req gal/minuto = 5.91 gal/ minuto x 60 minuto = 47.9 gal/Hr 7.4 1 HrReq (24 horas) = 1149.6 galones

e) Wg = 15,000 x 26 x ( 1 - 0.015 x 12) + 24,000 +100,000 = 443,800 lbs

HP gancho = 443,800 x 90 = 1210.36 HP 33,000Requerimiento del motor = HP entrada al malacate = 1210.36 = 1660.3 HP 0.9 x 0.81f) 1660.3 HP es mayor que el requerimiento del motor mínimo 1591.22 HPPor lo tanto podemos bajar casing hasta cierta profundidad y dejar el resto del pozo en hueco abierto.

Wg = 425,273.8 = ( L x 26 ) (1-0.015x12) + 24,000 + 100,000 Entonces L = profundidad hasta donde se puede bajar casing de 7” = 14,131pies

g) Carga equivalente máxima = Fde = 4 x F (pie derecho mas débil)

Page 13: Solucionario Perf. I

Haciendo el análisis de cargas F = w/4 + w/n

Fde = 4 ( w/4 +w/n) = 443 x 14 = 621,320 lbs 10h) Wg = (25x 30x 84 +21x30x50 + 14620 x 19.5) (1-0.015 x 12) +30,000+100,000 Wg = 441,264 lbs CNB = 596,000 = 441,264 x (n +4) nEntonces n = 11.4 líneas aproximamos a numero de líneas superior n = 12vale decir aumentamos una polea mas. ii) Fd = W/n + w/ (n x E) + w = 441,264 x (1/ 12 + 1/ ( 12x 0.78) + 1) = 525,179 lbs

E (12 líneas) = 0.78

FEC = 525,179 = 0.84 621,320

j) La carga en el pie derecho sometido al mínimo esfuerzo hacienda un análisis de cargas.

Fpd = W /4 = 441,264 =110,316 lbs

SEGUNDA PRACTICA DE PERFORACION I

Page 14: Solucionario Perf. I

1.- Definir brevemente:

a) Que funciones cumplen los drill collar (1 Pto)b) Que función cumplen las uniones de herramientas (Tool Joint) (1 Pto)c) Esfuerzos principales a que están sometidos las tuberías de perforación (1 Pto)d) Resistencia a la fatiga del material. (1 Pto)e) Enumere los Grados de tubería de perforación. (1 Pto)

2.- Diseñar la sarta de perforación bajo las siguientes condiciones operativas:

Profundidad del pozo 12,000 pies, Pozo vertical Diámetro del pozo 12 ¼Casing 13 3/8” sentado a 1,500 piesPeso máximo sobre la broca 2,500 lbs /pulgada de brocaDensidad del lodo 11.5 lbs / glMargen de sobretensión (MOP) = 100,000 lbsFactor de diseño punto neutro = 0.85Se tiene el siguiente BHA:06 DC 8” DE X 2 13/16” DINº DC 6 ¼” DE X 2 13/16” DI21 HW 5” DE x 3” DI 50 lbs /pieTubería de Perforación (drill pipe)5” Grado E - Premium Peso nominal 19.5 lbs/pie Tool Joint NC 50 6 3/8” DE x 3 ¾” DI5” Grado G - Premium Peso nominal 19.5 lbs/pie Tool Joint NC 50 6 ½” DE x 3 ¼” DI

Calcular:Longitud de dril collar de 6 ¼” (1 Pto)Longitud de la primera sección de drill pipe 5” (1 Pto)Longitud de la segunda sección de tubería de 5” (1 Pto)El peso de toda la sarta en el aire (1 Pto)El peso de toda la sarta en el lodo (1 Pto)Realizar un chequeo por sobretensión en la tubería (2 Pto)Realizar un chequeo por presión al colapso en la tubería (2 Pto)En la primera sección cual es la profundidad máxima a la cual la sarta debe bajarse la primera sección vacía. (1 Pto)

3.- Se está perforando a una profundidad de 9,500’ con broca de 8 ½” por lo cual se requiere un máximo peso sobre la broca de 5,000 lbs / pulg. de broca si el peso de lodos es 12 lbs/gl y el factor de punto neutro es 0.85 ángulo de inclinación del pozo 2.5º , calcular:

Cuantos dril collar de 6 ¼” DE x 2 13/16” DI se deben utilizar para dar peso a la broca.(2.5 Pts)

Cuantos drill collar de 6 ¾” DE x 2 ½” DI se deben utilizar para dar peso a la broca.(2.5)

SEGUNDO EXAMEN DE PERFORACION I

Page 15: Solucionario Perf. I

1.- Defina los siguientes términos:

a) Que función desempeña la Unión giratoria (1 Pto)b) Limites de longitud API para la tubería de perforación (1 Pto)c) En que operaciones se presentan los esfuerzos de torsión en el drill pipe

(1Pto)d) Ventajas del uso de la tubería Heavy weight (1 Pto)e ) Punto neutro en la sarta de perforación. (1 Pto)

2.- Diseñar una sarta de perforación para un pozo slim hole bajo las siguientes condiciones operativas:Profundidad del pozo 14,000 piesDiámetro del hueco 6 1/8”Densidad del lodo 12 lb/glPeso máximo sobre la broca 4000 lbs/pulg. de brocaAngulo de desviación del pozo 2.5 °Liner de 7 “sentado @ 12000 piesMargen de sobretensión MOP 150,000 lbsFactor de punto neutro 0.85Factor de seguridad al colapso 1.125Se tiene el siguiente BHA:DC 4 ¾” DE x 2 ¼ “ DI 21 HW 3 ½” DE x 2 ¼ “ DI 23. 2 lbs/pieTubería de perforación disponible:DP 3 ½” Grado E- Premium- peso nom. 13.3 lbs/pie Tool Joint: NC 38(IF) 4 ¾”x 2 11/16”DP 3 ½” Grado G-Premium -peso nom. 15.5 lbs/pie Tool Joint: NC 38 (IF) 5” x 2 1/8” DP 3 ½” Grado S- Premium- peso nom. 13.3 lbs/pie Tool Joint: NC 38 (IF) 5”x 2 1/8”Calcular:

a) La longitud de drill collar de 6 ¼” a utilizarse(1Pto)

b) Calcular la longitud de DP 3 ½” Grade E de la primera sección.(1Pto)

c) Calcular la longitud de DP 3 ½” Grado G de la segunda sección. (1 Pto)d) Calcular la longitud de DP 3 ½” Grado S de la tercera sección. (1Pto)e) Calcular el peso de la Sarta de perforación suspendida del gancho.

(1Pto)f) Realizar un chequeo de sobretensión, considerar mínimo 100,000 lbs

(2Pts)g) Realizar un chequeo de Presión al colapso. FSc 1.125

(2Pts)h) Realizar un chequeo por Presión Interna considerar un Factor de seguridad mínimo de 1.1 [P interna (Datos de tabla) / P en el interior de la tubería] 1.1 si la presión de la Bomba de lodo en cabeza es igual a 3500 psi (2Pts)

Page 16: Solucionario Perf. I

Si se requiere profundizar el pozo @ 16,000 pies con broca de 4 ¾” pero el gancho ha llegado a su máxima capacidad de carga en la condición anterior, por tanto es necesario cambiar las condiciones operativas para lo cual se encuentra disponible DP 2 7/8” Grado G - nueva - peso 10.40 lbs/pie y DP 2 7/8” Grado G-nueva - peso 6.85 lbs/pie, se tiene el siguiente BHA:DC de 4” DE x 2” DI y 30 HW de 3 ½” DE x 2 ¼” DI peso 23. 2 lbs / pieDensidad del lodo 11 lbs/galón, peso máximo sobre la broca 3,500 lbs/pulg. de brocaCalcular:

i) La longitud de drill collar de 4” DE a utilizarse(1Pto)

j) La longitud de DP 2 7/8” de 10.4 lbs/pie (1Pto)k) La longitud de DP 2 7/8” de 6.85 lbs/pie (1Pto)

Page 17: Solucionario Perf. I

TERCERA PRACTICA PERFORACION I

1.- Defina los siguientes términos:

a) Componentes de un sistema de elevación ( 1 Pto)b) Ventajas de un sistema de aparejo de poleas (1 Pto)c) Resistencia a la fatiga y abrasión en el diseño de un cable de acero (1Pto)d) Función del vástago de perforación (Kelly) (1 Pto)e) Esfuerzos a que está sometido la tuberia de perforación. (1 Pto)

2.-Calcular las ton-millas de trabajo realizado por un cable de perforación de las siguientes características: 1 1/4” x 5000 6 x 19 S PRF RRL IPS IWRC RNR (Resistencia Nominal a la ruptura) = 138,800 lbs , en el siguiente programa de trabajo con los BHAs correspondientes :

BHA N° 1 (Primera Fase) @ 1205’ Broca de 17”

02 DC 7 ¾” DE 2 13/16” DI , 06 DC 6 ¼” DE 2 13/16” DI , 18 HW 5” DE 3” DI 50 lbs/pie

BHA N° 2 (Segunda Fase) @ 4269’ Broca de 12 ¼”

03 DC 7 ¾” DE 2 13/16” DI , 03 DC 6 ¼” DE 2 13/16” DI , 12 HW 5” DE 3” DI 50 lbs/pie

Densidad del lodo : 10.5 lb/glMalacate NATIONAL -130Castillo marca Leeroid 145’ de alturaNúmero de poleas en el traveling block 05Long promedio DP, DC, HW 30 piesLong promedio casing 40 pieslong promedio de barras 90 piesPeso del conjunto Motón-gancho-brazos-elevadora 16700 lbsPeso del conjunto Moton-gancho-Unión giratoria 20000 lbsTuberia de perforar grado G-105 5” DE 4.276” DI 19.5 lb/pie peso nominal.Considerar 100,000 lbs como margen por operación de pesca

a) Ton-milla cuando se perfora desde superficie @ 1205’ ( 1 Pto)b) Ton-milla cuando se retira la broca de 17” ( 1 Pto)c) Ton-milla cuando se baja Csg de 13 3/8” ( 1 Pto)d) Ton-milla cuando se perfora desde 1205’ @ 4269’ ( 2 Pts)e) Ton-milla cuando se retira la broca de 12 ¼” ( 1 Pto)f) Ton-milla cuando se baja Csg de 9 5/8” ( 1 Pto)g) Toneladas millas de trabajo total hasta esa etapa. ( 1 Pto)h) El numero de pies a cortarse con las especificaciones detalladas del malacate y

castillo. ( 1 Pto)i) El numero de toneladas millas entre cada corte para el cable especificado. ( 1 Pto)j) Cuantos cortes se realizara en esta operación. ( 1 Pto)k) Calcular el factor de servicio del cable al bajarse el Csg de 9 5/8 a la profundidad

del zapato. (optimo 5 ) ( 2 Pts)l) En caso el FS sea menor a 5 que se debería realizar para continuar la operación.

CSG 13 3/8

1205’

CSG 9 5/8

4269’

Page 18: Solucionario Perf. I

SOLUCIONARIO SEGUNDO EXAMEN

2)a) Wg = (18 x 30 x 84 + 21 x 30 x 50 + 11,330 x 19.5) x (1- 0.014 x 11.5) + 24,000+

100,000 = 370,425.36

Pot gancho = 370,425.36 x 90 / 33,000 = 1010 HP

b) E = 1.04 -1 = 0.84 1.04 x 8 x (1.04 - 1)

Pot salida del malacate = 1010 / 0.84 = 1202.3 HPPot. requerida de los motores = Pot. entrada del malacate = 1202.3 / 0.90 = 1336 HPEficiencia del cuadro = 0.90

c)

Tn-milla al bajar el BHA N°2 = ½ Tr ( 1,500) FF = (1- 0.015 x 10.9) = 0.83

Tr ( 1,500) = 1500 (90+1500) 19.5 x 0.83 + 1500 (24,000+0.5 C) = 26.25 Tn-milla 10’560,000 2’640,000C = 0.83 [ 60 x(140-19.5) + 180 x (84-19.5)+630x (50-19.5)] = 31,585.6

Tn-milla al bajar el BHA N°2 = ½ Tr ( 1,500) = 26.25 /2 = 13.12 Ton-milla

Tn-milla al perforar de (1,500-8,000) = 3 (Tr (8000)- Tr (1500))

Tr (8000) = 8000 (90+8000) 19.5 x 0.83 + 8000 ( 24,000+ 0.5 C) = 219.77 Tn-milla 10’560,000 2’640,000

Tn-milla al perforar de (1,500-8,000) = 3 (219.77- 26.25) = 580.57 Ton-milla

TN-milla al sacar toda el BHA N°2 = ½ Tr (8000) = 219.77 / 2 = 109.88 Ton-milla

TN-m al bajar CSG @ 8000 = 1 [ 43.5 x 0.83 (40 +8000) 8000 +4 x 8000 x 24,000] =

2 10’560,000 = 146.31 Ton-milla

TT = 13.12 + 580.57 + 109,88 + 146.31 = 849.88 Ton-millas

d) Mínimo = 20 veces diámetro del cable = 20 x 1.375 = 27.5 = 28”

Lon. Mínima = 90 x 8 x 12 x 1.375 + 6” = 51” π x 28 x 3

e) Momento ejercido en el frenado = Momento ejercido por la línea rápida del malacate

Momento ejercido por la línea rápida = TLR x r = TLR x(28 + 3 x 1.375) =26451 x 16.06 12 x 2

Page 19: Solucionario Perf. I

TLR = Wg / E x n

Wg (1500 ) = ( 3 x 30 x 140 +6 x 30 x 84+12 x 30 x 50 + 870 x 19.5) x (1 -0.015 x 9.5) + 24,000 + 100,000 = 177,752 lbs

TLR = 177,752 lbs /( 0.84 x 8 )= 26,451 lbs

M ejercido en la línea rápida = 26,451 x 16.06 = 35,406 Lbsx pie (2 Pts)

TERCERA PRÁCTICA DE PERFORACION I

Page 20: Solucionario Perf. I

1.- Definir brevemente:

a) Componentes del Sistema de Rotación (1 Pto)b) Vástago de perforación. (1 Pto)c) 2 ventajas del uso de un TOP Drive (1 Pto)d) En que casos actúa la tracción en la tubería de perforación. (1 Pto)e) Ventajas del uso del Heavy weight en la perforación. (1 Pto)

2.- Diseñar la sarta de perforación bajo las siguientes condiciones operativas:

Profundidad del pozo 15,000 piesAngulo de inclinación del BHA con respecto a la vertical 30°Diámetro del pozo 8 ½”Casing 9 5/8” sentado a 5,000 piesPeso máximo sobre la broca 40,000 lbsDensidad del lodo 11.5 lbs / glMargen de sobretensión (MOP) = 150,000 lbsFactor de diseño exceso en peso de BHA (FDBHA punto neutro) = 1.15Factor de diseño por tensión (FDT) = 1.1Factor de diseño al colapso (FDC) = 1.125Disponibilidad de tubulares:6000 Drill pipe 5” x 19.5 lbs/pie x Grado E xClase 2 xTool Joint NC 50 x 6 3/8” DE x 3 ¾” DI6000 Drill pipe 5” x 19.5 lbs/pie x Grado G xClase 2 xTool Joint NC 50 x 6 1/2” DE x 3 ¼” DI6000 Drill pipe 5” x 19.5 lbs/pie x Grado S xClase 2 xTool Joint NC 50 x 6 5/8” DE x 2 ¾” DIPara el control direccional se utilizará en el BHA 06 DC 6 ½” DE X 2 13/16” DI

Calcular:a) Longitud de HWDP (5 DE x 3”DI x 50 lbs/pie) a utilizar (2 Pts) b) Longitud de DP de la primera Sección (2 Pts)c) Longitud de DP de la segunda sección (2 Pts)d) Longitud de DP de la tercera sección, si es necesario (2 Pts)e) Realizar un chequeo por sobretensión en la tubería (3 Pts)f) Realizar un chequeo por presión al colapso en la tubería (3 Pts)g) La carga en el gancho a la profundidad final (1 Pto)

SOLUCIONARIO 3º PRÁCTICA 2006-2

Page 21: Solucionario Perf. I

1) a) El Sistema de rotación lo componen los siguientes elementos • SWIVEL

• KELLY

• MESA ROTARIA / TOP DRIVE ( IMPULSOR DE TOPE)

• SARTA DE PERFORAR

• BROCA

b)El vástago de perforación es la junta más superior de la sarta de perforación. Este es generalmente hexagonal, pero puede ser cuadrado y aún octogonal. El vástago pasa a través de una pieza ajustada y adecuada, de forma de buje en la mesa rotativa permitiendo que sea transmitida la rotación de la mesa a la totalidad de la sarta de perforación. Esta es su función principal.

c) El top drive puede conectar y desconectar los tubos en forma directa reduciendo por lo

tanto los peligros que implica el uso de las llaves de fuerza (tenazas) y la cadena de enroscar tubería.

La perforación con secciones dobles o triples en vez de tubo por tubo reduce el tiempo de conexión de 50 a 66 por ciento respectivamente.

El mecanismo para el manejo de tuberías emplea pistones hidráulicos para mover la tubería de perforación y los drill collars hacia y desde el puente (V-door) y hacia el engrampador (encuellador)

Aumenta la capacidad de control de pozo debido a la habilidad de poder conectarse a la tubería de perforación a cualquier altura de la torre para circular los fluidos de perforación en lugar de tener que levantar y conectar el cuadrante (kelly) y el swivel.

Se elimina el tiempo perdido que conlleva al levantar el swivel y el vástago y el regresarlos a su sitio cada vez que se hace un viaje.

Permanece mas tiempo en el fondo haciendo el hoyo y menos tiempo efectuando conexiones, viajes, tomando registros direccionales repasando el hueco.

d)En la práctica las acciones de tracción se pueden sintetizar en los tres casos siguientes

1. Sostener el peso de la sarta de perforación durante la extracción y bajada de la misma.

2. Sostener el peso diferencial de la sarta de perforación durante le rotación., entendiéndose por peso diferencial la diferencia entre el peso total de la sarta de perforación y el peso aplicado a la broca, ya que el mismo está apoyado en el fondo del pozo.

3. Sostener el peso de la sarta de perforación más las cargas accidentales que se presentan cuando la broca se aprisione, ya sea cuando se empaquete perforando terreno plástico o también cuando se clave en el fondo por diversas causas.

e)La tubería Heavy weight ha sido diseñada de modo que tenga menos área de contacto con la pared del pozo, lo cual redunda en:

1.- Menos torsión de rotación.

Page 22: Solucionario Perf. I

2.- Menos posibilidad de atascamientos por presión diferencial.

3.- Menos arrastre vertical.

4.- Mejor control de la dirección del pozo.

2)a) Aplicando la relación siguiente:

LHWDP = [ WOB x FD BHA - { WDc1 x LDC1 } ] 1___

Kb x cosθ WHWDP

Reemplazando datos:

LHWDP = [ 40,000 x 1.15 - {91x6x30 } ] 1___= 956.9 pies = 31.89 ≈ 32 HWDP

0.827 x cos30 50

LHWDP = 960 pies

b) Aplicando la siguiente relación:

Ldp1 = PT x 0.9 – MOP - (WDC1 x L DC1 + WDC2 x L DC2 + WHWDP x L HWDP )

Wdp1 x Kb Wdp1

Reemplazando terminos:

Ldp1 = 311,540x 0.9 – 150,000 - (91x180 + 50x 960 ) = 4463.22 = 148.7 DP≈ 149 DP

20.9 x 0.827 20.9

Para tubería grado E clase 2 : Máxima tensión = 311,540 lbs Tabla 2.6 Para ese Tool Joint el peso aproximado 20.9 lbs/pie Tabla 2.10Ldp1 = 4470 pies

c) Ldp2 = (0.9 x PT – MOP) - (Ldp1 x W dp1+ WDC1 x L DC1 + WDC2 x L DC2 + WHWDP x L HWDP)

Wdp2 x Kb Wdp2

Para tubería grado G clase 2 : Máxima tensión = 436,150 lbs Tabla 2.6 Para ese Tool Joint el peso aproximado 21.9 lbs/pie Tabla 2.11

Reemplazando términos:

Ldp2 = (0.9 x 436,150 – 150,000) - (91x180 + 50x 960 + 20.9 x 4470) =6,185.7 = 206.2 DP

21.9x 0.827 21.9

Ldp2 = 207 DP = 6210 pies

d)

Ldp3 = (0.9 x PT – MOP) - (Ldp2 x W dp2 + Ldp1 x W dp1 + WDC x L DC + WHWDP x L HWDP)

Page 23: Solucionario Perf. I

3

DC

HWDP

Primera SecciónPC1 = 0.052x11.5x13860 = 8288 psiPAC1= 4760/1.125 = 4231 psi4231 psi 8288 psiNo bajar la primera sección vacía

Segunda SecciónPC2 = 0.052x11.5x9390 = 5615.22 psiPAC2 = 5410/1.125 = 4809 psi4809 psi 5615.22 psiNo bajar la segunda sección vacía

Tercera SecciónPC3 = 0.052x11.5x3180 = 1901.64 psiPAC3 = 5970/1.125 = 5307 psi5307 psi 1901.64 psiSe puede bajar la tercera sección vacía sin ningún problema

g) (91x180 +50x960 + 20.9x4470 + 21.9x6210 + 22.5x 3180) x 0.827 = 302,146 lbs

Wdp3 x Kb Wdp3

Reemplazando términos:

Ldp3 = (0.9 x 560,760 – 150,000) - (91x180+50x960+20.9x 4470 + 21.9x 6210) = 6003.4’

22.5 x 0.827 22.5

De lo cual se utilizará

Ldp3 = 15,000 -(180 + 960 + 4470 + 6210) =3180 pies

e)

Para la primera sección:

311,540 - (91x180 +50x960 + 20.9x4470) x 0.827 = 152,715 lbs

1.1

436,150 - (91x180 +50x960 + 20.9x4470 + 21.9x6210) x 0.827= 153,525 lbs

1.1

560,760 - (91x180 +50x960 + 20.9x4470 + 21.9x6210 + 22.5x 3180) x 0.827= 207,636 lbs

1.1

f)

15,000

13860

9390

3180

1

2

Page 24: Solucionario Perf. I

TERCER EXAMEN DE PERFORACION I

1.- Defina los siguientes términos:

a) Componentes básicos de un Equipo de perforación. (1 Pto)b) Capacidad Nominal Bruta (1 Pto)c) Haga el esquema de las fases de un programa de perforación de un pozo profundo Típico de Talara. (1Pto)d) Componentes de un sistema de elevación. (1 Pto)

2.- Diseñar una sarta de perforación para un pozo Exploratorio bajo las siguientes condiciones operativas:Profundidad del pozo 15,000 piesDiámetro del hueco 8½”Densidad del lodo 11.5 lb/glPeso máximo sobre la broca 4500 lbs/pulg. de brocaAngulo de desviación del pozo 3 °Csg 9 5/8” “sentado @ 4500 piesMargen de sobretensión MOP 100,000 lbsFactor de punto neutro 0.85Factor de seguridad al colapso 1.125Se tiene el siguiente BHA:DC 6 ¼ “DE x 2 13/16 “ DI 21 HW 5” DE x 3 “ DI 50 lbs/piePeso del swivel Nacional 300 TN : 5500 lbsPeso del Aparejo-Gancho 300 TN : 13,000 lbsN° de Líneas hacia abajo 10 ; Velocidad de izaje del conjunto aparejo-gancho 50 pies / minutoUbicación del anclaje de la línea muerta al frente del lado derecho del malacate.Tubería de perforación disponible:DP 5” Grado E- Premium- peso nom. 19.5 lbs/pie Tool Joint: NC 50(IF) 6 3/8”x 3 ¾”DP 5” Grado G-Premium -peso nom. 19.5 lbs/pie Tool Joint: NC 50 (IF) 6 ½” x 3 ¼”” DP 5” Grado S- Premium- peso nom. 19.3 lbs/pie Tool Joint: NC 50 (IF) 6 5/8”x 2 3/4”Calcular:

a) La longitud de drill collar de 6 ¼” a utilizarse(1Pto)

b) Calcular la longitud de DP 5” Grade E de la primera sección.(1Pto)

c) Calcular la longitud de DP 5” Grado G de la segunda sección. (1 Pto)d) Calcular la longitud de DP 5” Grado S de la tercera sección.

(1Pto)e) Realizar un chequeo de sobretensión, considerar mínimo 100,000 lbs

(2Pts)g) Realizar un chequeo de Presión al colapso. FSc 1.125

(2Pts)h) En la primera sección, hasta que profundidad se puede bajar esta sección vacía Sin que colapse por la presión hidrostática del anular. (1Pts)

Page 25: Solucionario Perf. I

i) Cual es la carga que soporta el gancho perforando hasta la profundidad de 15,000’ (1 Pto)j) Cual es la potencia que desarrolla el malacate en el momento que ocurre un atasque De cañería a esa profundidad (considerar 100,000 lbs adicional) (2 Pts)k) La carga sobre el castillo (Fza de aplastamiento) Fd al ocurrir el atasque. (1 Pto)l) La tensión en la línea rápida a esa profundidad al ocurrir el evento. (1 Pto)ll) La máxima carga equivalente Fde a esas condiciones (1Pto)m) El factor de eficiencia del castillo a esas condiciones (1Pto)

Page 26: Solucionario Perf. I

TERCERA PRACTICA DE PERFORACION I

1.- Defina los Siguientes Términos:

a) (1 punto)b) (1 punto)c) (1 punto)d) (1 punto)e) (1 punto)

2.- Dadas las siguientes condiciones operativas:

Diámetro de la broca 8 ½”Peso máximo sobre la broca 5000 lb/pulg de brocaDrill Pipe 5” Peso Nominal 19.5 lb/pieDrill Collar 6 ¼” DE x 2 13/16” DI Peso 83 lb/pieDensidad del lodo 12.5 lb/pieProfundidad actual 9000 piesAngulo de desviación del pozo 3°Factor de diseño punto neutro 0.85

Se requiere perforar hasta los 12,000 pies, pero como el mástil ha llegado a su máxima capacidad de carga es necesario cambiar las condiciones operativas, para lo cual se encuentra disponible Drill Pipe de 4 ½” y 4”. (Considerar el mismo peso del lodo).Peso máximo sobre la broca 4000 lb/pulg de brocaDrill pipe 4 ½” Peso 16.6 lb/pieDrill pipe 4” Peso 14.4 lb/pieDrill Collar 6” DE x 3” DI Peso 72 lb/pie

Como estará constituida la nueva sarta de perforación.a) Calcular la longitud de Drill Collar de 6 ¼” x 2 13/16” en la primera condición. (1 Pto)b) Calcular la longitud de Drill Collar de 6” x 3” en la nueva condición. (1 Pto)c) Calcular la longitud de Drill Pipe de 4 ½” en la nueva condición. (1 Pto)d) Calcular la longitud de Drill Pipe de 4 “en la nueva condición. (1 Pto)

3) Diseñar la sarta de perforación bajo las siguientes condiciones operativas:Profundidad del Pozo 15,000 piesDiámetro del hueco 8 ½”Casing 9 5/8” sentado a 9500 piesPeso máximo sobre la broca 4500 lb/pulgAngulo de desviación 5 °Densidad del lodo 12 lbs/galónFactor de seguridad para colapso 1.125Factor de seguridad por tensión 1.1Margen de Sobretensión ( Margin of Overpull) MOP 100,000 lbsFactor de diseño punto neutro 0.85 Drill Collar 6 ½” DE x 2 13/16 DI 100 lbs/pieHeavy Weight 21 tubos de 5” DE x 3” DI peso 50 lbs/pie

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DP 5 “ Grado G- 105 Peso nominal 19.5 lb/pie Tool Joint Data NC 50 (XH) 6 ½” x 3 ¼”,PREMIUM DP 5” Grado S -135 Peso nominal 19.5 lb/pie Tool Joint Data NC 50 (XH) 6 5/8” x 2 ¾”,PREMIUM

a) Calcular la longitud de DP Grado G-105 de la primera sección (2 Pto)b) Calcular la longitud de DP Grado S-135 de la segunda sección.

(2 Pto)c) Peso total de la sarta de perforación en el aire. (1 Pto)d) Peso de la sarta de perforación en el lodo. (1 Pto)e) Chequeo de Sobretensión. (2 Pto)f) Chequeo de Presión de Colapso. (2 Pto)

Page 28: Solucionario Perf. I

CUARTA PRÁCTICA DE PERFORACION I

1.- Definir brevemente:

a) Clasificación de las brocas (1 Pto)b) Tipos de brocas triconicasy tipos de cojinetes (2 Pto)c) Mecanismo de corte de brocas triconicas de insertos (1 Pto)d) Mecanismo de corte de las brocas PDC (1 Pto)e) Tipos de brocas PDC. (1 Pto)

2.- Realizar un análisis de costo por pie perforado de una broca de 8 ½” que ha estado perforando bajo las siguientes condiciones operativas.

Profundidad 8000 piesAngulo de desviación del BHA 25°FDBHA (punto neutro) = 1.15Costo de la broca $ 3000Costo diario del equipo de perforación $12000Peso máximo sobre la broca 4500 lbs/pulg de brocaDensidad del lodo 11.5 lbs/glDrill Collar 6 ½” DE x 2 13/16” DIDrill pipe de 5” x 19.5 lbs/pie (Utilizar el peso nominal como peso de la tubería)Considerar el Tiempo de viaje redondo igual para cada tramo perforado como 1 hora/ 1000 pies de drill pipe y 0.2 hr. / 100 pies de DC

Tp (Hrs) 5 10 12 14 16 18 20 22 24PP(pies) 140 260 290 325 360 380 405 425 435

Calcular:

a) Longitud de drill collar utilizado en el BHA (2 Pts)b) Longitud de la tubería utilizada (1 Pts)c) Elaborar la tabla Costo /pie perforado vs. Tiempo de rotación (4 Pts)d) Realizar el grafico Costo / pie perforado vs. Tiempo de rotación (2 Pts)e) En que momento se debe retirar la broca (2 Pts)f) Cual es el ROP promedio de la broca (1 Pto)f) Si se programa perforar un pozo vecino para el cual se va a probar una broca PDC la cual tiene un costo de $ 30,000 el tiempo de viaje redondo es el mismo el tiempo de rotación es 12 hrs., el intervalo perforado es el mismo 435 pies. Se justificaría el uso de la broca PDC. Que recomendación haría. (2 Pts)

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SOLUCIONARIO 4º PRÁCTICA

1.- a) Arrastre o fricción (Drag Bits)) Rodillos cortadores Triconicas (Roller Bits) Diamantes ( PDC –Diamond)

b) Broca de dientes Brocas de insertos de carburo de tungsteno Cojinetes Rodillos-bola-Rodillos Cojinetes Fricción-bola-Fricción

c) Las brocas de conos de rodillos penetran la roca triturándolas y resquebrajándola, lo cual se logra aplicando alto peso sobre la broca para comprimir la formación hasta que falle. Las altas cargas verticales de compresión hacen que la roca ceda.

d) Las brocas PDC desbastan (cizallan) las formaciones, tal como los tornos desbastan el metal. Perforan por acción raspante y de fricción de los diamantes que sobresalen de una matriz de acero. e) Brocas de cuerpo de acero Brocas de matriz de carburo de tungsteno

2) a) Aplicando la relación siguiente

Longitud de drill collar LDC = WOB x FD BHA = 4,500x 8.5 x 1.15 = 645.14pies

WDC x Kb x Cos θ 91 x 0.827 x 0.906

Aproximando 645.14 / 30 pies = 21. 5 ≈ 22 drill collar = 22 x 30 = 660 pies

b) Ldp = 8000-660 = 7340 pies

c)

CM = C + C eq (Tp + Tv) Reemplazando valores PPTv de DP = 1 x 7340 = 7.34 hrs mas Tv de DC = 0.2 x 660 = 1.32 hrs 1000 100

Tv = 7.34 + 1.32 = 8.6 hrs

CM1 = 3000 + 500 ( 5 + 8.6) = 70 140

CM2 = 3000 + 500 ( 10 + 8.6) = 47.3 260.00

CM3 = 3000+ 500 ( 12 + 8.6) = 45.8 290.00

Page 30: Solucionario Perf. I

CM4 = 3000 + 500 ( 14 + 8.6) = 44 325.00CM5 = 3000 + 500 ( 16 + 8.6) = 42.5 360.00CM6 = 3000 + 500 ( 18 + 8.6) = 42.89 380.00CM7 =3000 + 500 ( 20 + 8.6) = 42.7 405.00CM8 = 3000 + 500 ( 22 + 8.6) = 43.05 425.00CM9 = 3000 + 500 ( 24 + 8.6) = 44.36 435.00

d)

e) Se debe retirar entre las 16 y 18 horas

f) ROP¨= 435/24 = 18.13 pies /hora g) Para la broca de prueba:

CM = C + C eq (Tp + Tv) Reemplazando valores PPCM = 30000 + 500 (12 + 8.6) = 92.64 $/pie perforado 435No se justifica el uso de una broca PDC para todo el tramo.