DISEÑO DE CAÑERIAS POR EL METODO ANALITICA DE GOINS Y D’ORIEN (A ESTUDIAR)

Tramo Superficial 13 3/8”

H (PAsentamiento )=1400m=4592 '

PBomba=2000 Psi

FF=0 .85

Tc=900mts=2952’

ρlodo=9 .7 LPG

1er paso

Calculamos la presión hidrostática a la profundidad de asentamiento.

PH=k*ρlodo*H=0.052x9.7LPGx4592’=2316.20Psi

2do paso

Calcular la resistencia de la cañería al colapso. (Rcc)

Rcc=PHasmxFDC =2316’x0.85=1968Psi

Debemos buscar en tablas una cañería mayor o igual a la resistencia a la presión hidrostática de asentamiento.

3er. Paso

Con el anterior dato Rcc vamos a tablas y buscamos una cañería que tenga una Rcc > 1968Psi, respetando el diámetro.

En función a la profundidad se escoge una cañería ya sea gruesa o delgada en espesor.

Este método tiene un factor de diseño es:

N: mayor o igual a 1.85 debajo del cemento

N: menor o igual a 1 al colapso encima del cemento

N: al reventón es 1.25

N: a la tensión 1.75

4to. Paso

Calculo del factor de diseño.

Fdiseño (N):

FDC FDR FDT

FDC=Pc/Rcc=2230/1968 = 1.13>= 0.85

FDR=PR/Pbomba=3700/2000=1.85>=1.25

FDT=PT/Wlodo= 1.389E6/(Peso unitario x Prof asentamiento x Ff)=1.389E6/(72X4592x0.85)= 4.85>=1.75

Esta cañería elegida C-1, podría resistir hasta superficie pero estaríamos sobre dimensionando y haciendo antieconómico nuestro diseño, podemos utilizar una cañería de menor resistencia para la parte superior y dejamos la C-1 para el fondo que son las condiciones más extremas.

5to. Paso

Consiste en saber cuál es la longitud de la C-1, y se calcula de la siguiente manera, primero vamos a elegir una nueva cañería C-2 es decir de un grado inferior o también podría ser del mismo grado y diferente peso, o de diferente grado y menor presión al colapso, todo este procedimiento se realiza para calcular la longitud de C-1 que se bajara al fondo del pozo, luego que C-1 cumplió correctamente con todos los factores de diseño nos vamos al catalogo o tablas y elegimos una cañería que tenga una resistencia al colapso menor a 2230 Psi y encontramos que la C-2 es una K-55 de 1950 Psi.

C2; 13 3/8; 68 lbs/L; K-55; 1950Psi;Bott Rg HG.

¿Cómo calculamos la longitud de profundidad?:

L1=Rcc/(FDC x 0.052 x ρlodo) = 1950/(0.85 x 0.052 x 9,7)=1950/0.42874=4548’

Como no sabemos si estamos con la C-1 por encima o por debajo del tope del cemento se debe tomar el caso más desfavorable, es decir bajo del tope del cemento por lo tanto el factor de diseño al colapso debe ser 0.85, como nuestro tope de cemento es 2952’, como L1 es 4548, entonces estamos por debajo del tope de cemento, por lo tanto el factor de diseño critico elegido fue el correcto (si solo si cambiando el factor de diseño a 1 se encuentra por debajo del tope de cemento), sino estuviera por debajo del tope del cemento se realiza un cambio de factor de diseño.

L1=1950/(1x0.052x9.7)=3869’ esto nos indica que subamos la longitud de cañería a bajar.

Entonces la longitud de la cañería de C-1 sería:

C1=Pasentamiento (H)-L1=4592-4548=44’

6to. Paso

Se deben revisar los factores de diseño de C-2, y si cumpliese se elegiría una C-3 para calcular la longitud de una cañería C-2 se procederá de la misma manera que la C-1.

FDC; FDR; FDT

Antes calculamos como en el primer y segundo paso anteriores…para L1=4548’…y luego ya hacemos:

FDC=1950/Rcc=1950/1949,91=1>0.85 cumple

FDR=3450/2000=1,725>1,125 cumple

FDT=1,3E6/(68x4548x0.85)=4,89 >1.125 cumple

Como cumple todos los factores de diseño en la C-2 ahora elegimos una C-3 que será menor en su resistencia al colapso, por lo tanto C-3 tendrá que ser menor a 1950 Psi.

C-3; 13 3/8; 61 #/L, K-55; 1540 Psi

L2=1540/0.85x0.052x9.7=3591,92’

C-2 va ha ser:

C2=L1-L2=4548-3591=957’

7mo. Paso

Revisar los factores de diseño de la C-3

FDC=1540/1539=1>0.85 cumple

FDR=3090/2000=1,545>1,125 cumple

FDT=1,169E6/(61x3591x0.85)=6.278>1.75 cumple

8vo. Paso

Elegimos una C-4, esta C-4 elegida es de 1130 Psi seguimos en el mismo grado pero bajamos la resistencia al colapso.

C-4; 13 3/8”; K-55; 54,50#/L; 1130 Psi

L3=Rcc/0.85x0.052x9.7=1130/0.428=2640’

*L3=2240’ - trabajamos con 1 ya que se encuentra por encima del tope de cemento.

*Cuando caes arriba con 8.85 siempre utilizas FD=1

TRAMO INTERMEDIO 9 5/8”

Pasentamiento = 3850 m=12628’

Tope Cemento =2750 m=9020’

Presión de superficie = Pbomba = 3500 Psi

ρlodo = 11.10 LPG

Ff=0.83

1era. Sección:

PH=k x H x ρlodo = 0.052 x 12628 x 11,10 = 7289 Psi

Rcc=7289 x 0.85 =6196 Psi

Elegimos una cañería > o = 6196 Psi

C1; 9 5/8 ; N-80 ; 53,5#/L , 6620psi; Bott Reg H,G

* Las cañerías deben tener mayor Resistencia y más liviana.

FDC=Pc/Rcc=6620/6196= 1,068 > 0.85

FDR=PR/PB=7930/3500=2,26 >1,125

FDT=1,329E6/(53,5 x 12628 x 0,83)= 2,37 >1,75

Elegimos una cañería que tenga menor resistencia al colapso.

C2 ; 9 5/8 ; N-80; 47 #/L; 4750 Psi; Bott Reg H,G

L2 =Pc2/(0.85 x 11,10 x 0.052) = 4750/0.49= 9681’

H1=H-L2=12628’-9681’= 2947’

Se debe corregir los factores de diseño de la C1 porque tenemos una longitud real de 2947’

a) FDC=Pc/Rcc=6620/6196=1.068 > 0.85b) FDR=(PR/PB ) x A= (7930/3500)x0,945= 2,14 > 1,1125c) FDT=1,329E6/(53,5 x 2947 x 0,83)= 10,15 >1,75

A= El factor de corrección está en función a un porcentaje, se lee de gráficas.

Donde: (página 118)

%=(W/S)/Ymin=W/(S x Ymin)=(53,5 x 2947 x 0.83)/(15.5465 x 80000)=0.1 = 10,52% (con este valor nos vamos a una grafica y leemos A)

W peso de la cañería en el lodo

S= sección transversal de la cañería ó área.

Ymin= Y(altura) mínima de la cañería que se encuentra en la primera sección del catalogo (Pagina 6).

* (Se puede bajar la cañería por que se encuentra en un buen margen de seguridad para evitar descontroles y colapsos, por tensión compresión, aunque sea un poco más caro).

Diseño de la Segunda Cañería:

La cañería elegida anteriormente calculamos:

PH a la profundidad de 9681’

PH=0.052 x 11,10 x 9681 =5588 Psi

Rcc2= 0.85 x 5588 = 4750 Psi

Elegimos una cañería C-3 que sea menor a la resistencia al colapso que la C-2.

C-3, 9 5/8”, N-80, 43,50#/L; 3810Psi; Bott Reg HG

L3=3810/(11,10 x 0.052 x 1)=6601’

H=L2-L3=9681 – 6601= 3080’

Por encontrarse parte de la cañería C-2 por encima del tope del cemento debe corregirse por efecto de la tensión por la siguiente formula.

Corrección por Efectos de tensión: σ=(W/A) – (ρlodo x H x Kc)

Donde:

W=peso del lodo de la primera sección, mas el peso del lodo de la segunda sección más…

A=Área de la cañería cuya longitud se corregirá, pulg2.

H= longitud del tramo a corregir, pulg. Asentamiento

Kc= constante de tensión de la cañería.

σ=(0.83 x (53.5 x 2947 + 47x 3080) /13,5718) – (11,10 x 6601 x 0.1204)=9673.30 Psi

Con este valor vamos a gráficas de Nadai, donde nos da 0,92 = 92%

L’3=L3*0,92=6601 x 0,92=6073’ (corregido)

H2=L2-L’3=9681-6073= 3608’

Calculamos los factores de diseño de la C-2:

FDC=Pc/Rcc=4750/(5588*0.85) =1 > 0.85 (debajo del tope)

Fdc=4750/(5588 x 11.10 x 1)=0.91

FDR=(PR/PB ) x A= (6870/3500)x0,945= 2,14 > 1,1125

FDT=1,161E6/(2942 x 53,5 + 3608 x 17)= 4,27 >1,75

Completar

Esta cañería C-2 al no haber cumplido con el factor de diseño al colapso no se la va ha poder utilizar, una solución directa será amplia la longitud de la c-1 hasta la longitud de asentamiento que se calculo para la c-3, entonces H1 corregido H1+H2, será la longitud que se tendrá que utilizar, por lo tanto H1 corregido, será 2947 + 3604 = 6551’.

Se deben revisar nuevamente los factores de diseño de la C-1, pero esta vez será la corregida

Completar 2

Diseño de la segunda Sección:

Ph2 =0.052 x 11.10 x 6073 =3505,3 Psi

Rcc2=3505 x 1 =3505,3

Esta vez se elije una C-2, la anterior que desechamos.

C-2;

Fdc=4750/3505=1,36>1

Fdr=(6870/3505)xA(0.92)=1,8 > 1,125

Fdt=1.161E6/(2947x33,5+3608x47)=4,33 >1,75

Esta cañería C-2 al haber cumplido con el factor de diseño al colapso, se ha terminado el diseño y se la expresa los resultados es una gráfica.

Elegimos una cañería C-3.

C-3, 9 5/8”, N-80, 40 #/L; 3090 Psi; Bott Reg HG

L3 =3090/(11,10 x 0.052 x 1)=5353’

L2 = 6073 – 5353 = 720’

Fdc= Pc/Rcc2*1 = 3090/3505.3*1 = 0.88 <1 nada entonces no nos sirve.