Tiempo de Atraso e Hidráulica de Bombas.pdf

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MANUAL DE CAPACITACIÓN

“TIEMPO DE ATRASO E HIDRÁULICA

DE LAS BOMBAS.”

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INDICE

Capítulo 1 Definición de tiempo de atraso . 3 -Capítulo 2 Definición de espacio anular, volumen y capacidad anular. 4 – 5

Capítulo 3 Cálculo de área y volumen anular . 6 – 8

Capítulo 4 Bombas de lodo y sus partes principales. 9 – 15

Capitulo 5 Definición de “Embolada, Desplazamiento y Gasto” 16

Capitulo 6 Cálculo de desplazamiento y gasto de una bomba. 17 – 21

Capitulo 7 Tipos de tuberías de perforación. 22 – 24

Capítulo 8 Cálculo de volumen interior de tuberías. 25

Capitulo 9 Cálculo de volumen de acero de las tuberías. 26

Capítulo 10 Diseño de una “sarta” (string) de perforación. 27

Capitulo 11 Diagrama de un pozo sin tubería. 28

Capitulo 12 Diagrama de un pozo con tubería en el interior. 29

Capítulo 13 Definición y cálculo del volumen anular de un pozo 30 – 32

Capitulo 14 Método para calcular el tiempo de atraso . 33 – 42

Capitulo 15 Bombas en paralelo con la misma v elocidad. 43 – 44

Capitulo 16 Bombas en paralelo con otras características mecánicas . 45 – 48

Capitulo 17 Ejemplo de un diseño hidráulico y su tiempo de atraso 49 – 51

Capitulo 18 Técnicas especiales para calcular el tiempo de atraso. 52 – 59

Capítulo 19 Anexos (tablas de conversión). 60 – 64

Capitulo 20 Bibliografía. 65Capitulo 21 Ejemplos de datos de bombas 66 - 75

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1. Definición de tiempo de atraso.

Con el objeto de que los análisis de las muestras, tanto de lodo como de cortescorrespondan a la profundidad de la cual provienen éstas, se requiere que previamentese conozca el tiempo que tardan los cortes hechos por la barrena en llegar a lasuperficie, o en su defecto, la cantidad de fluido que se debe bombear para que lasmuestras sean recuperadas a tiempo en los separadores o (vibradores).

El cálculo y aplicación práctica del atraso, es crucial en el registro de todos los datosque son transmitidos a través del lodo. Este fluido lleva toda la información que serequiere. El tiempo que le toma en llegar de la barrena a al superficie, es el cálculo básicoque se elabora.

De esta manera, El tiempo de atraso se define como el tiempo que tarda el lodo encircular desde el fondo del pozo, hasta la superficie, por el espacio anular . Estetiempo, es el mismo que tarda la muestra en desplazarse en la misma trayectoria.

Factores que afectan al tiempo de atraso.

Los factores que afectan al tiempo de atraso son el gasto del lodo, el tamaño delagujero y la profundidad constante del mismo .

Cuanto mas lodo se bombea dentro del agujero, la rapidez se convierte envelocidad anular, (la rapidez del viaje del lodo en el espacio anular). Mientras lavelocidad anular es mayor, el fluido y las muestras que acarrea, alcanzan másrápido la superficie.

El tamaño del hoyo (o mas correcto, el tamaño del ánulo) afecta también el tiempo.Un volumen anular grande da como resultado la disminución de la velocidad anulara un mismo gasto, que un volumen anular pequeño.

La profundidad incrementa también la longitud del ánulo, de modo que lascorrecciones o el tiempo de atraso se tienen que ser hechas con incrementos deprofundidad.

Para calcular el atraso del lodo, se deben conocer las dimensiones del agujero, así comolas dimensiones de la tubería de pe rforación. La mayoría de los hoyos tendrán al menosdos secciones de diferentes diámetros, pero pueden tener más, de acuerdo al diseño delas tuberías de revestimiento.

Las sartas de perforación tienen al menos dos diámetros diferentes, pero pueden tenermas, si esto en necesario.

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2. Definición de espacio anular, capacidad anular y volumen anular.

2.1. Espacio anula. Es la distancia concéntrica que se encuentra alrededor de latubería de perforación y está limitado en su parte interior por el diámet ro exterior de latubería de perforación y en la parte exterior por el diámetro interior de las tuberías derevestimiento y por el diámetro del agujero formado por la roca perforada.

El lodo es bombeado por la parte interior de la tubería de perforación desde lasuperficie hasta el fondo del pozo, y regresa a la superficie por el espacio anular,acarreando los recortes hechos por la barrena y la información que se incorpora al fluido.

Á n u l o

Sección anular formadaEntre dos tubos (ánulo)

2.2. Capacidad anular . Es la cantidad de volumen en una unidad de longitudencontrado entre dos tubos, uno de ellos de diámetro mayor y el otro de diámetro menor.Las unidades usadas son litros por m etro.

Tubo de diámetro mayor

1 mCapacidad anular en litros/m

Tubo de diámetro menor

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2.3. Volumen anular. Es la cantidad de espacio que e xiste entre el diámetro interiorde una tubería de diámetro mayor y la parte exterior de una tubería de diámetro menorque se encuentra dentro del tubo grande multiplicado por la longitud del intervalo. Lasunidades de volumen son en litros.

Componentes principales que forman las paredes de un pozo, por donde fluye el lodoen el sentido de las flechas.

Espacio anular

Pared exterior e interiordel pozo

Interior de la tuberíade perforación.

Pared exterior e interior de la tubería de perforación

Sentido de la circulación

Espacio anular

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3. Cálculo de áreas y volúmenes.

Los cálculos básicos para iniciar la determinación del tiempo de atraso son inherentes alos modelos mecánicos de los materiales usados como herramientas para perforar yconducir el lodo.

3.1. Cálculos de áreas anulares.

d2

D1 D1

d2

Área del circulo D1 A = R² = (D² / 4) = unidades al cuadrado.Área del circulo d2 A = R² = (d² / 4) = unidades al cuadrado.

Área de la parte anular (sombreada) = (D² / 4) - (d² / 4)

Fórmula general para áreas anulares = /4 (D² - d² )

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3.2. Cálculo de capacidades anulares.

d2

1 m

D1

Calculo del volumen entre dos cilindros concéntricos.Volumen de un cilindro ( V ) = área del círculo por longitud (A x L)

V = /4 ( D² ) / L = 0.7854( D² )L = Unidades al cubo

Capacidad anular ( Ca ) Ca = 0.7854 (D² - d² )L = unidades al cubo.

3.3. Simplificación de la fórmula.Dentro de la industria, todos los diámetros de las tuberías, barrenas, válvulas, pistones,

preventores, etc. están dados en pulgadas.

Para hacer el procedimiento de cálculo más sencillo sin romper la estructura de lafórmula y alterar los resultados, es necesario realizar algunas conversiones a lasfórmulas para hacer los cálculos de volúmenes.

Volumen ( V ) de un cilindro.

FÓRMULA: V = 0.7854 ( D² ) L V = Volumen en unidades al cuboD = Diámetro del cilindro o tubo.L = Longitud del cilindro o tubo.

0.7854 = Resultado de (3.1416/4)

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Como las dimensiones de las tuberías siempre son pulgadas, se hace necesarioconvertir la fórmula para que de directamente el volumen en el sistema métrico.

Volumen por cada metro. (V)

FÓRMULA: V = 0.7854 ( D² ) 39.37 D = Diámetro del tubo en pulgadas. 39.37 = 1 m convertido a pul gadas

V = Volumen en pulgadas al cubo.0.01639 = Factor de conversión de pulgadas

cúbicas a litros (ver anexo)

FÓRMULA: V =(0.7854 ( D² ) 39.37)0.01639

Se agrupan todos los factores de la fórmula como están indicados que es el productode (0.7854)(39.37)(0.01639) para encontrar un solo factor de conversión al sistemamétrico quedando la fórmula como sigue:

Convirtiendo a un solo factor: ((0.7854)(39.37)(0.01639)) = 0.5067

FORMULA: V = ( D² ) 0.5067 V = volumen en litros por metro.

Fórmula general para calcular la capacidad anular (Ca). Ca =(D² - d² ) 0.5067

Ca = Capacidad anular en l/mD = Diámrto mayor en pulgadasD = Diámetro menor en pulgadas0.5067 = Factor de conversión a l/m

D LVolumen anular (Va). Es La

capacidad anular multiplicada poruna longitud determinada del pozo

d

FORMULA: Va = 0.5067 (D² - d² )L = litros

L = Longitud de un intervalo en metros.

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4. Bombas de lodo y sus partes principales.

Una bomba de lodo es un dispositivo mecánico diseñado para desplazar un fluido denaturaleza viscosa, de alta densidad y viscosidad variable; a través de un sistema decompartimientos hidráulicos y tuberías.

Las bombas están formadas por dos partes fundamentales que son:

La parte mecánicaLa parte hidráulica.

4.1. Parte mecánica. La parte mecánica está compuesta por uno o dos motores de altapotencia, capaces de mover los engranes y componentes que forman la parte sólida de labomba y que en conjunto ponen en movimiento los sistemas de succión e inyección de laparte hidráulica.

La parte hidráulica, que es la que interesa en este caso; se refiere a los espaciosvacíos de las camisas por donde se desplaza los pistones movidos por los vástagos ycuyos movimientos de avance y retroceso completan el ciclo de llenado y vaciado del lodoo succión e inyección.

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4.2. Parte hidráulica. Para calcular el gasto se requiera conocer las dimensiones de laparte hidráulica ya sea de una bomba triplex o una bomba duplex.

Parte hidráulica de las bombas de lodos duplex y triplex.

Pistón.Vástago

Camisa o Linner Camisa

Pistón

Vástago

4.3. Descripción de las partes hidráulicas de las bombas de lodos.

L L

D

Bomba Duplex de doble acción. Desplaza lodo en ambos sentidos. D

d

Bomba Triplex de simple acción. Desplaza lodo en un solo sentido.

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EXPLICACIÓN.

D = Diámetro interior de la camisa o Linneren pulgadas, que es igual al diámetrodel pistón que corre dentro de lacamisa y que succiona el lodo alinterior de esta, o lo expulsa; deacuerdo al movimiento que estérealizando.

d = Diámetro del vástago en pulgadas. Elvástago es el “perno” que sujeta alpistón para jalarlo hacia el frente ohacia atrás durante el proceso debombeo. Tiene aplicación volumétricasolo en las bombas Duplex de dobleacción.

L = Longitud de la carrera del pistón en pulgadas. Esta longitud es la distancia que re correel pistón desde el inicio de la succión, hasta el momento del retroceso para lainyección.

L L

Inicia la succión Termina la succión e inicia la inyección.

D

d

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4.4. Dispositivos mecánicos de bombeo.

Bomba duplex

2 Pistones.2 Camisas también llamados cilindros o Linner.2 Vástagos.8 Válvulas (4 de admisión para llenar, 4 de descarga para inyectar.)Doble acción: Desplaza lodo hacia adelanta y hacia atrás.Velocidad: Hasta 90 EPM.

Bomba Triplex

3 Pistones3 Camisas también llamados cilindros o Linner3 Vástagos6 VálvulasSimple Acción: Desplaza lodo hacia adelanta únicamente.Velocidad: hasta 200 EPM

Válvulas dedescarga

Inyección

Válvulas deadmisión

Succión

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Las dimensiones de estos dispositivos de bombeo determinan la cantidad de volumendesplazado por cada movimiento de inyección de fluido hacia el sistema de circulación.

Dispositivos de bombeo de la bomba duplex

Pistón Vástagos

Camisa o Linner

Válvulas

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Dispositivos mecánicos de bombeo de la bomba triplex.

Vástagos

Camisa o Linner

Pistones

Válvulas

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4.5. Principios de operación de una bomba de lodo.

Al iniciar el movimiento del pistón dentro de la camisa o linner; se abre una válvula desucción que permite la entrada de lodo a la parte interna de la camisa, llenándolacompletamente.

Si la bomba es duplex de doble acción, al mismo tiempo que la válvula de succióndeja entrar el lodo a la cámara de la camisa, una válvula de descarga se abre parainyectar volumen por el lado contrario haciendo los dos trabaj os en formasimultánea.

Si la bomba es triples de simple acción, la válvula de admisión permite la entrada delodo en un sentido y cuando la camisa está llena, ésta válvula se cierra y se abre lade descarga para permitir la salida del fluido.

La cantidad de fluido que se inyecta al sistema en un ciclo de bombeo depende deldiámetro interior de la camisa y de la longitud del vástago que se desplaza dentro.

La eficiencia mecánica de la bomba por lo regular es del 100%.

La eficiencia volumétrica de la bomba oscila entre el 90 y 100%. Esta diferenciadepende del desgaste interno del equipo, de las características reológicas del lodo,así como de la hermeticidad del pistón dentro de la camisa.

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5. Definición de “Embolada, Desplazamiento y Gasto”

Embolada: Se define como embolada, el movimiento de los pistones de la bomba delodo por cada ciclo, considerándose como ciclo completo el avance y retroceso del pistónde y hasta su posición inicial.

Posición inicial Posición final

Representación esquemática de una embolada.

Desplazamiento: Defínase como desplazamiento a la cantidad de volumen de fluidoimpulsado por la bomba en cada embolada. Este volumen depende directamente deldiámetro interior de la camisa o linner y de la distancia de recorrido del pistón en el interiorde la misma. Las unidades de ingeniería usadas son litros por embolada (l/Emb)

Movimiento de succión Movimiento de descarga

Desplazamiento en l/Emb

Gasto: Es el desplazamiento que efectúan los pistones de la bomba en una unidad detiempo. Depende de la velocidad con que se mueve n los dispositivos de succión o admisióne inyección o descarga.

Las unidades mas usadas son: litros por minuto (l/min), Galones por minuto (gal/min),metros cúbicos por minuto (m³/min).

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6. Cálculo de desplazamiento y gasto de una bomba.

6.1 Bomba triplex de simple acción. Esta bomba tiene tres ciclos de desplazamientoen cada embolada y su componente es un cilindro simple llamado camisa o linner.

L D

Camisa llena. (Succiona) Camisa vacía. (Inyecta)

L = Longitud del recorrido o carrera en pulgadasD = Diámetro interior de la camisa o linner en pulgadas.

6.2 Método de cálculo en galones y litros por cada ciclo.

Fórmula para calcular el volumen (V) de un cilindro .

V = (D² / 4) L = (/4) D² L = 0.7854 (D² L) = Unidades al cubo por ciclo.

Como las medidas son dadas generalmente en pulgadas, el resultado será pulgadascúbicas. (pul³)

Los volúmenes en el Sistema Ingles se manejan mas comúnmente en galones, portanto, se modifica la fórmula par a estas unidades. (ver los anexos del capítulo 19)

De = 0.7854 (D² L) 0.004329 = 0.7854 x 0.004329 (D² L) = galones por ciclo.De = 0.0034 (D² L) = galones por ciclo.

Pero una embolada consta de tres ciclos, finalmente, la fórmula para el desplazamiento(De) en galones por embolada queda de la siguiente manera.

De = 0.0034 (D² L) 3 = 3 x 0.0034 (D² L)De = 0.0102 (D² L)

Para México, es muy importante que los datos de volúmenes sean manejados en elSistema Internacional, por tanto, es necesario desarro llar la fórmula para calcular eldesplazamiento (De) en litros por ciclo y litros por embolada.

De = De = (D² / 4) L = (/4) D² L = 0.7854 (D² L) = Unidades al cubo por ciclo.

Como las medidas son dadas generalmente en pulgadas, el resultado será pulg adascúbicas en cada ciclo (pul³).

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Para convertir las pulgadas cúbicas por cada ciclo en litros por cada ciclo, se usa elfactor 0.01639 (ver los anexos del capítulo 19).

De = 0.7854 (D² L) 0.01639 = 0.01287 (D² L) = litros por cada ciclo.

Pero una embolada consta de tres ciclos, finalmente, la fórmula para el desplazamiento(De) en litros por embolada queda de la siguiente manera.

De = 0.01287 (D² L) 3 De = 0.0386 (D² L) = l/Emb

RESUMEN:Para galones. De = 0.0102 (D² L) = gal/Emb . De = Despl. en gal/embolada

D = Diam. En pulgadas L = Longitud en pulgadas

Para litros De = 0.0386 (D² L) = l/Emb . De = Despl. en l/emboladaD = Diam. en pulgadasL = Longitud en pulgadas

El desplazamiento (De) es igua l al volumen de los tres ciclos; es decir, una embolada.Por tanto, la fórmula general para bombas triplex de simple acción en litros por cadaembolada, queda de la siguiente manera.

De = 0.0386 (D² L) = l/Emb . De = Desplazamiento en l/emboladaD = Diámetro de la camisa en pulgadasL = Longitud del vástago en pulgadas

En el cálculo de desplazamiento de las bombas, se debe tomar en cuenta su eficienciavolumétrica. Si bien la eficiencia mecánica es igual a 100%, la eficiencia volumétric a oscilaentre el 90 y 100%.

Al introducir la eficiencia volumétrica a la fórmula del desplazamiento, sufre un pequeñocambio que hace más eficiente el cálculo del desplazamiento.

De = 0.0386 (D² L) % de eficiencia = l/Emb .

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6.3. Bombas Duplex de doble acción.

El volumen de desplazamiento de esta bomba consta de cuatro emboladas por cadaciclo. Dos ciclos son el volumen de dos cilindros simples y los otros dos ciclos son elvolumen entre dos cilindros concéntricos (interior de la camisa o li nner y el vástago)

L Succiona Inyecta

D d

Inyecta Succiona

L = Longitud del recorrido del vástago o carrera en pulgadasD = Diámetro interior de la camisa o linner en pulgadas.d = Diámetro del vástago en pulgadas.

6.4 Método de cálculo del desplazamiento (De) en litros por cada ciclo en tresetapas.

Etapa uno.

Formula para calcular el volumen (V1) de un cilindro

V1 = (D² / 4) L = ( / 4) D² L = 0.7854 (D² L) = Unidades al cubo por ciclo.

Como las medidas son proporcionadas en pulgadas por el origen del equipo, el resultadoserá en pulgadas cúbicas (pulg²) por cada ciclo.

Para convertir las pulgadas cúbicas por cada ciclo, en litros por cada ciclo, se usa elfactor 0.01639 (ver anexo19.1).

V1 = 0.7854 (D² L) 0.01639 = 0.01287 (D² L) = litros por cada ciclo.

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En este tipo de bombas, una embolada consta de dos ciclos en un cilindro simple, así, laprimera parte de la fórmula queda con la estructura siguie nte.

V1 = 0.01287 (D² L) 2V1 = 0.02574 (D² L) = litros en dos ciclos.

Etapa dos.

Fórmula para calcular el volumen concéntrico (V2) entre dos cilindros.

V2 = (/4 (D² L) – / 4 (d² L)) = (0.7854 (D² L) – (0.7854 (d² L)) = unidades al cubopor ciclo.

Como las medidas son dadas en pulgadas, el res ultado será pulgadas cúbicas (pulg²)en cada ciclo.

Para convertir las pulgadas cúbicas por cada ciclo en litros por cada ciclo se usa elfactor de conversión 0.01287 (ver anexos 19.1).

V2 = (0.7854 (D² L) 0.01639) – (0.7854 (d² L) 0.01639) = Litros por cada ciclo.V2 = 0.01287 ((D² L) – (d² L))

Pero una embolada consta de dos ciclos, finalmente, la segunda parte de la fórmulageneral para calcular el desplazamiento (De) de la bomba duplex de doble acción quedacomo sigue.

V2 = 0.01287 ((D² L) – (d² L))2 = 0.02574 ((D² L) – (d² L)) = litros en dos ciclos.

Etapa tres.

En esta tercera etapa, se calcula el desplazamiento (De) de la bomba tomando en cuentalo calculado en las etapas uno y dos.

De = V1 + V2

De = 0.02574 (D² L) + 0.02574 ((D² L) – (d² L))De = 0.02574 ((D² L) + ((D² L) – (d² L)))

La formula final para calcular el desplazamiento de la bomba duplex es:

De = 0.02574 (2D² – d² L)

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De = Desplazamiento en litros por embolada (l/Emb.)D = Diámetro del linner en pulgadas.d = Diámetro del vástago en pulgadas.L = Longitud del recorrido del vástago o carrera.

La mayoría de los cálculos generados con las diferentes medidas de los sistemas debombeo en la industria petrolera, ya se encuentran simplificados de acuerdo a lascaracterísticas de cada fabricante y marca; (anexos 19.2, 19.3, 19.4 y 19.5).

Las presiones de trabajo y los volúmenes desplazados varían con cada fabricante: y deacuerdo a los diseños de ingeniería de cada pozo, se determina el tipo de bomba que seva a usar para desplazar los fluidos de perforaci ón. (anexos 19.2 y 19.5 del capitulo19) deeste manual.

En el cálculo de desplazamiento de las bombas, se debe tomar en cuenta su eficienciavolumétrica. Si bien la eficiencia mecánica es igual a 100%, l a eficiencia volumétrica oscilaentre el 90 y 100%.

Al introducir la eficiencia volumétrica a la fórmula del desplazamiento, sufre un pequeñocambio que hace más eficiente el cálculo del desplazamiento.

De = 0.02574 (2D² – d²) L) % de eficiencia

6.5 Gasto de bombas

El Gasto (G) se define como la cantidad de fluido que desplaza la bomba en unaunidad de tiempo. La cantidad de volumen desplazado depende de la velocidad debombeo (Vel. Bombeo) y de las características hidráulicas de la bomba.

Las unidades de gasto son dadas generalmente en:

Litros por minuto (l/min)Galones por minuto (gal/min)

G = (0.02574 (2D² – d² L) % de eficiencia) Vel. Bombeo

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7. Tipos de tuberías de perforación.

Definición: La tubería de perforación es la herram ienta que, interconectada entre si,forma el sistema de conducción hidráulica de un pozo.

La tubería de perforación tiene como finalidad, ir incrementando la longitud de la sartacon conexiones de tubos de 9.5 m promedio aproximado. Dentro de ella fluye el lodoempujado por la bomba hacia el interior del pozo. Existen varias clases de tuberías; segúnsu resistencia a la tensión, diámetro y peso nominal. Las conexiones son de caja a piñónenroscadas una con otra y con torsión controlada según su tipo y cla se.

Una sarta de perforación puede tener dos o más tuberías con diámetros diferentes, deacuerdo a las necesidades y a los diseños especificas para cada pozo. De esta forma,puede haber tuberías en la parte superior con diferentes características que o tros tramosde la parte media o la parte inferior de la sarta.

Generalmente, la tubería de la parte superior es mucho mas resistente que la de laparte intermedia, pues es usada para soportar el peso de las secciones inferiores; que portal motivo, son mas ligeras.

Los datos más importantes de la tubería de perforación , usada para conducir fluidoviscoso, son los especificados en el anexo 19.6

7.1. Definición de conceptos en las tuberías de perforación.

Diámetro exterior. Es el diámetro total formado por la capa superficial exterior delacero o material de que está fabricada la tubería.

Diámetro interior. Es el que está formando la parte interior vacía del tubo. Elgrosor del tubo es el resultado de restar al diámetro exterior el diámetro interior.

Peso Nominal. Es la medida del peso del volumen de acero en una longituddeterminada de tubería. Las unidades mas usadas son libras por cada pie lineal(lb/pie). Su valor depende de la cantidad de material metálico que contenga el tuboen una longitud de un pie (30.5 cm.).

Capacidad Interior . Es la cantidad de fluido que le cabe a un tubo en una unidadde longitud. Las unidades mas comúnmente usadas son en litros por cada pie(l/pie) o litros por cada metro (l/m).

Desplazamiento. Es la cantidad de volumen d esplazado por el acero al introducirla tubería dentro de un fluido. Este volumen es igual al volumen de acero en unaunidad de longitud, usualmente litros por metro. (l/m)

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Grado. Es una norma internacional que define la cantidad y tipo de acero de queestá formado el tubo. El de mayor grado es mas resistente y se coloca en la partesuperior de la sarta para resistir la tensión y el peso de los tubos colgados masabajos.

7.2. Tubería pesada HW (Heavy Weigth)

La tubería pesada o HW, tiene como finalidad sop ortar la compresión generada al estarcargando peso sobre la barrena y esta misma sobre la superficie de la roca que seperfora. Es de suma importancia mantener el punto de compresión (punto neutro) dentrodel límite de esta tubería para evitar roturas por fatiga de las tuberías superficiales másdébiles.

Los datos más importantes de la tubería HW, como en las demás tuberías estánregistrados en el anexo 19.7

7.3. Tubería extrapesada (Drill Collar) o herramienta.

Es usada para darle tensión al conjunto de tuberías interconectadas entre sí y paracargar peso a la barrena durante el proceso de perforación. Actúa como una plomadamanteniendo la suficiente tensión en las demás tuberías para mantenerlas verticalesdurante el giro.

Los datos más importantes de la tubería extrapesada o Drill Collar, como en las demástuberías están registrados en el anexo 19.8

7.4. Barrena.

La barrena es la herramienta que va al final de la sarta de tuberías de perforación y sufunción es cortar la roca para perforar el agujero.

Las especificaciones más importantes de algunas barrenas, su tipo y las marcas másusuales están registradas en el anexo 19.9

Barrenas.

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Conceptos de las tuberías de perforación. Diámetro exterior

Volumen de acero (l/m)

Piñón

Capacidad interior (l/m)Caja

Diámetro interior

Peso nominal (l/pie)

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8. Cálculo de la capacidad Interior (Ci) y del volumen interior (Vi) o capacidadinterior de tuberías.

8.1. Capacidad Interior de tuberías (Ci).

Es la cantidad de volumen que existe en el interior de un metro lineal de tubería. La sunidades son litros por metro.

Ci = 0.5067 (d²) = l/m

d

1 m Ci = Capacidad interior de la tubería en l/m d = Diámetro interior de la tubería en pulgadas

8.2. Volumen Interior de tuberías.

El volumen interior de las tuberías de perforación se define como el espacio vacío quese encuentra confinado dentro de las paredes del diámetro interior y que sirve comoconducto de los fluidos de un punto a oro.

Conocer o saber calcular este volumen permite saber con exactitud la cantidad delíquido que se usará para llenar todo el espacio interno de las tuberías usadas en la sartade perforación y poder calcular el tiempo de desplazamiento de las muestras desde lasuperficie hasta el fondo usando una veloci dad de bombeo determinada.

Vi = Ci x L = litros.Vi = 0.5067 (d²) L = litros.

d

L Vi = Volumen interior en litros d = Diámetro interior de la tubería en pulgadasL = Longitud del intervalo en metros.

Los fabricantes de tuberías de perforación proporcionan las especificaciones de cadauna de ellas, pero en general, todas se calculan de la misma manera. Para mayorinformación consultar los anexos del capítulo 19.

Para mayor comodidad, se presenta una lista de las especificaciones más importantescon sus capacidades interiores en los anexos 19.6, 19.7 y 19.8

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9. Cálculo del volumen de acero de tuberías (Va).

El volumen de acero es la cantidad de metal que contiene la tubería en s us paredes,dependiendo del grosor de la misma. Cuando se introduce un tobo en un fluido, elvolumen de acero desplaza una cantidad de líquido igual al volumen de acero introducido.

Va = 0.5067 (D² - d²) L = litros.

D

d L Va = Volumen de acero en litrosD = Diámetro exterior de la tubería en pulgadas.d = Diámetro interior de la tubería en pulgadas.L = Longitud del intervalo en metros.

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10. Diseño de una “sarta” (String) de p erforación.

Definición. Una sarta de perforación, es el conjunto de tubos de diferentes dimensionesy grados interconectados que forman el sistema de conducción de fluidos desde lasuperficie hasta la profundidad donde se encuentra la barrena.

La sarta de perforación (String) está formada por diferentes secciones que tienenfunciones como sigue:

A. Tubería Superficial . Es el intervalo que va en laparte alta de la sarta. Sirve para soportar todo el pesode la tubería de la parte inferior, por tal motiv o, sugrado de resistencia es mayor a la de toda la demástubería.

B. Tubería intermedia . La finalidad de esta tubería esaligerar el peso del conjunto de tuberías conectadasentre si, (sarta o String), ya que soporta menos pesocon las mismas propiedades de una tubería adecuada.También se usa para reducir la posibilidad de alcanzarflujo anular turbulento en los diámetros reducidos.

C. Tubería pesada (HW). Tiene como finalidadsoportar la compresión general al estar cargando pesosobre la barrena y esta misma sobre la superficie de laroca que se corta. Es necesario mantener el punto decompresión o punto neutro dentro del límite de estatubería para evitar roturas por fatiga de las tuberíasintermedias.

D. Tubería Extrapesada (DC). Se usa para darletensión al conjunto de tuberías y para cargar peso a labarrena en el proceso de perforación. Actúa comoplomada manteniendo la sarta en posición vertical. Latensión generada en todo el string por la herramienta oDrill Collar evita el movimiento de rotación axial que segenera cuando las tuberías son muy largas.

A

B

C

D

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11. Diagrama de un pozo sin tubería.

Un pozo está constituido por una sección de agujero descubierto recién perforado en laparte inferior y un conjunto de tuberías revestidoras (TR) que permiten proteger lasparedes del agujero cuando los espacios descubiertos son muy inestables, con presionesde fluidos anormalmente altas o subnormales.

Las tuberías revestidoras se fabrican con especificaciones de alta ingeniería para quesean capaces de soportar altas presiones internas y externas. Para más informaciónconsultar el anexo 19.10

Sección 1. Tubería de revestimiento superficial . Tienecomo finalidad aislar las rocas poco consolidadas quecon frecuencia causan inestabilidad en el agujero por lagran cantidad de agua del manto freático y la bajaconsolidación de las partículas sólidas.

Sección 2. Tuberías de revestimiento . Esta secciónpuede estar formada por una o más tuberíasrevestidoras, de acuerdo a las necesidades de cadaobjetivo. Se usan para aislar rocas de presionesnormales de las que tienen presiones anormalmentealtas o de las que tienen presiones subnormales.

Sección 3. Linner . Esta es una tubería de revestimientoque se cuelga dentro de otra tubería revestidora demayor tamaño. Su uso es con fines económicos yprácticos, ya que se protege una sección del agujero sinprolongar la tubería hasta la superficie, constituyendo unahorro considerable en la prolongación de estosrevestimientos hasta la superficie.

Sección 4. agujero descubierto . Esta seccióncorresponde al agujero que aún no has sido protegidopor una tubería revestidora y que ha sido perforadarecientemente.Esta parte del pozo proporciona toda la informaciónanalizada en la superficie, ya que está en contactodirecto con los fluidos de perforación en su recorridoascendente desde el fondo hasta la sperficie.

Sección 1

Sección 2

Sección 3

Sección 4

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12. Diagrama de un pozo con tubería en el interior.

A. Tubería Revestidora Superficial . Soporta lasrocas de poca cohesión o con mantosfreáticos.

B. Tubería Superficial . De alto grado deresistencia para soportar todo el peso de lasarta o string.

C. Tubería Revestidora Intermedia. Protege alagujero cuando hay presiones anormalmentealtas o presiones subnormales.

D. Espacio Anular. Sección por donde asciendeel lodo desde el fondo hasta la superficie.

E. Tubería Intermedia. Aligera el peso de la sartay puede ser del mismo diámetro o menor queel de la tubería superficial.

F. Linner. Se cuelga dentro de una tubería derevestimiento mayor para proteger seccionescortas de agujero.

G. Tubería Pesada HW. Actúa como soporte dela compresión y la carga al estar perforando.

H. Agujero descubierto. Agujero perforado sinproteger.

I. Tubería Extrapesada o Drill Collar. Da tensióna la sarta de perforación

J. Barrena. Es la herramienta que perfora la rocay por la cual sale el lodo para transportar losrecortes a la superficie.

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

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13. Definición y cálculo del volumen anular de un pozo.

Definición. El volumenanular de un pozo es elespacio concéntrico que seencuentra entre el diámetroexterior de la tubería queforma la sarta deperforación y el diámetrointerior de la tuberíarevestidora o el que quedaen el agujero descubierto.Como los diámetros no soniguales para todas lassecciones, se divide entantas de éstas comoexistan.

Sección 1. Formado porTubería de Revestimiento oTR de 19.124” interior ytubería de perforación o TPde 5” exterior con unalongitud de 850 m.

Sección 1. Constituido porTR de 15.375” diámetrointerior y TP de 5” dediámetro exterior y unalongitud de 900 m.

Sección 3. Formado poragujero de 12.25” dediámetro y TP HW de 5” dediámetro Exterior.

Sección 4. Formado poragujero de 12.25” dediámetro y DC de 7” dediámetro Exterior.

Barrena de 12.25” dediámetro que forma elagujero

TR 19.124” D Int.

Sección 1 850 m T.P. de 5” D. Ext.

Sección 2 900 m TR 15.375” D Int.

T.P. 5” D Ext.

Agujero 12.25” DSección 3 450 m

T.P. HW 5” D Ext.

Agujero 12.25 “ D

Sección 4 700 m DC 7” D Ext.

Bna. 12.25” D

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13.1. Procedimiento de cálculo.

Identificar la fórmula a usar para calcular el volumen anula (Va)

Va = 0.5067 (D² - d² ) L Va = Volumen anular en l/mD = Diámetro mayor en pulgadas.D = Diámetro menor en pulgadas.L = Longitud del intervalo en m

Identificar las secciones anulares del pozo ejemplificadas en el diagrama.

Datos de las secciones anulares.Sección Fórmula a usar Datos de diámetros Longitud del intervalo

1 Va1 = 0.5067 (D² - d² ) L1 TR 19.124” y TP 5” Longitud1 = 850 m2 Va2 = 0.5067 (D² - d² ) L2 TR 15.375” y TP 5” Longitud2 = 900 m3 Va3 = 0.5067 (D² - d² ) L3 Agujero 12.25” y TP 5” Longitud3 = 450 m4 Va4 = 0.5067 (D² - d² ) L4 Agujero 12.25” y DC 7” Longitud4 = 700 m

Longitud total del pozo L1+L2+L3+L4 = 2900 m

Cálculo del volumen anular por cada sección.

Sección 1 Va1 = 0.5067 (D² - d² ) L1Va1 = 0.5067 (19.124² - 5² ) 850Va1 = 146,749.57 litros.



Sección4 Va4 = 0.5067 (D² - d² ) L4Va4 = 0.5067 (12.250² - 7² ) 700Va4 = 35,845.85 litros.

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Cálculo del volumen anular total del pozo (VaT)

VaT = Va1 + Va2 + Va3 + Va4VaT = 146,749.57 + 96,400.46 + 28,516.12 + 35,845.85VaT = 307,512 litros

El volumen anular total de un p ozo (VaT) es la cantidad de fluido que es necesariobombear a través del interior de la tubería de perforación para recuperar las muestrasperforadas por la barrena y situarlas a la profundidad que les corresponda.

Todos los cálculos del tiempo de atras o (TA) parten del conocimiento exacto de lacantidad de lodo que se tiene en el espacio anular. Es esencial que las medidas de laslongitudes de todas las secciones anulares que intervienen en la geometría del pozo, seancorrectas; para evitar que el volum en con el que se va a hacer el cálculo contenga erroresque perjudiquen la veracidad de la información recuperada.

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14. Métodos para calcular el tiempo de atraso.

El tiempo de atraso se define como el tiempo que tarda el lodo en circular desdeel fondo del pozo, hasta la superficie, por el espacio anular . Este tiempo, es el mismoque tarda la muestra en desplazarse en la misma trayectoria.

Existen varios métodos para calcular el tiempo de atraso, dependiendo de la geometríadel pozo.

14.1. Método del viaje redondo.

Este método se utiliza cuando los agujeros son muy grandes,diámetros de barrenas de 14 ¾” en adelante y no se mantiene laestabilidad del agujero por presencia de derrumbes.

Es este caso se tiene que calcular el tiempo de viaje redondo (TVR)secuencia indicada por las flechas en el diagrama. El tiempo deatraso será el TVR menos el Tiempo de bajada (TB) señalado por lasflechas rojas.

El tiempo de bajada (TB) son los minutos que tarda el lodo en hacerel recorrido desde la superficie hasta el fondo del pozo por el interiorde la tubería de perforación.

Este método, como utiliza volúmenes anulares muy grandes, esnecesario hacer una comprobación con testigos físicos como celofánpicado o carburo de calcio molido al me nos cada 100 metros.

El método consiste en calcular el volumen interior de la tubería deperforación que interviene en la formación de la sarta como primerpaso. Enseguida se calcula el tiempo que tardaría ese lodo enrecorrer la trayectoria desde la supe rficie hasta el fondo, o sea, eltiempo de bajada (TB)

El tiempo de viaje redondo (TVR) se obtiene agregando un testigodurante una conexión anotando la hora en que el testigo inicia elmovimiento impulsado por la bomba de lodo y la hora en queaparece en los vibradores al transcurrir el ciclo completo decirculación (como se indica en el diagrama)

El material que se usará como testigo debe ser de tamaño adecuadopara evitar que obstruya las toberas y se tape la barrena. Depreferencia será carburo de cal cio molida y se detectará en lasuperficie como un pico de gas. En caso de usar otro testigo, seestará pendiente en los vibradores para registrar su salida.

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Para calcular el Tiempo de Bajada (TB) es necesario conoc er los siguientes datos.

Diámetro interior de la tubería de perforación.

Longitud de cada una de las secciones.

Capacidad interior de al tubería de perforaciónen litros por metro.

Gasto de bombeo en litros por minutos.

Tipo de bomba usada (duplex o triplex)

Eficiencia volumétrica de la bomba.

Velocidad de bombeo en emboladas porminuto.

Tomando como ejemplo el diagrama adjunto; seobtienen las siguientes secciones con diámetrosinteriores diferentes.

En la Sección 1 se tiene :

TP de 5” Diámetro exterior (D)TP de 4.276 diámetro Interior (d)Longitud (L) 2200 m (Anexo 19.6)

En la Sección 2 se tiene:

HW de 5” Diámetro exterior (D)HW de 3” diámetro Interior (d)Longitud (L) 300 m (Anexo 19.7)

En la Sección 3 se tiene:

DC de 7” Diámetro exter ior (D)TP de 2.75 diámetro Interior (d i)Longitud (L) 200 m (Anexo 19.8)

Sección 1

TP de 5” Ext.TP 4.276” Int.Longitud 2200 m

2200 m

Sección 2

HW 5” Ext. 300 mHW 3” Int.Longitud 300 m

Sección 3

DC 7” Ext.DC 2.75” Int. 200 mLongitud 200 m

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14.2. Cálculo del volumen interior ( Vi) de la tubería.

Formula: Vi = 0.5067 ( di² )L Vi = volumen interior por sección en litrosdi = Diámetro interior de la tubería en pulgadasL = Longitud del intervalo en metros.

Datos de las secciones interiores.Sección Fórmula Diámetro Interior Longitud

1 Vi = 0.5067 ( di² )L 4.276” L= 2200 m2 Vi = 0.5067 ( di² )L 3.0” L = 300 m3 Vi = 0.5067 ( di² )L 2.75” L = 200 m

14.3. Cálculo del volumen interior (Vi) por cada sección.

Sección 1. Vi1 = 0.5067 ( di² )L1Vi1 = 0.5067 (4.276² ) 2200Vi1 = 20,382.10 litros

Sección 2. Vi2 = 0.5067 ( di² )L2Vi2 = 0.5067 (3² ) 300Vi2 = 1,368.01 litros

Sección 3. Vi3 = 0.5067 ( di² )L3Vi3 = 0.5067 (2.75² ) 200Vi3 = 766.38 litros

14.4. Calcular el volumen interior total (ViT) de todas las secciones.

ViT = Vi1 + Vi2 + Vi3ViT = 20382.10 + 1368.01 + 766.38ViT = 22,516.49 litros

Esta es la cantidad total de lodo que se necesita bombear para que la muestra testigollegue de la superficie al fondo por el interior de la tubería de perforación.

Al saber las necesidades de desplazamiento, se calcula en cuantos minutos se lograconseguir el objetivo a un gasto de bombeo conocido.

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Si las condiciones mecánicas de la bomba son las dadas en el cuadro siguiente; elproceso para calcular el tiempo de bajada (TB) se desglosa paso a paso.

Datos de la bomba.

Tipo de bomba Diámetro decamisa (D)

Diámetro delvástago (d)

Longitud delvástado (L)

Eficienciavolumétrica

Velocidad debombeo (Vb)

Duplex dedoble acción 6 pulgadas 2 ¾ pulgadas 18 pulgadas 90 %

(0.90) 70 Emb/min

Paso 1. Se calcula el desplazamiento de la bomba.

De = (0.025758 ((2D² - (d²)) L) %Efic.De = (0.025758 ((2*6²) – 2.75²) 18) 0.90De = 26.88 l/Embolada.

Pso 2. Se calcula el gasto (G) de la bomba en litros por minuto. El gasto es lacantidad de lodo que desplaza la bomba en una unidad de tiempo.

G = De * Vb G = gasto de la bomba en l/min.G = 26.88 * 70 De = Desplazamiento de la bomba en l/Emb.G = 1886.6 l/min. Vb = Velocidad de bombeo en Emb/min.

Paso 3. Calcular el tiempo que tarda el lodo en llegar desde la superficie hasta elfondo, o sea, el Tiempo de Bajada (TB)

TB = ViT / G TB = Tiempo de bajada en minutosTB = 22,516.49 / 1886.6 ViT =Vol. Interior total (ViT) en litros.TB = 11.93 min. G = Gasto de la bomba en l/min.

14.5. Calcular el tiempo de atraso para este método.

Al introducir el testigo en la superficie, se toma la hora de inicio de bombeo y seespera hasta que la muestra de prueba salga a la superficie en los vibradores. Esto es,como se explicó; el tiempo de viaje redondo (TVR). A partir de este dato, se define e ltiempo de atraso

TA = TVR – TB. TA = Tiempo de atraso en minutos.TBR = Tiempo de Viaje Redondo en minutos.TB = Tiempo de bajada en minutos.

Si se registra que el viaje redondo en el diagrama de la figura de la página 34 es de 175minutos; entonces, el tiempo de atraso será TA = 175 – 11.93 = 163.07 minutos.

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El proceso de cálculo es el siguiente:

TA = TVR – TBTA = 175 – 11.93TA = 163.07 minutos.

Este método es fácil de calcular, pero en la práctica es difícil de usar; ya q ue si sesuspende la circulación en algún momento, sin terminar el ciclo completo; o cambiara lavelocidad de bombeo, no será posible o se dificultara mucho llevar un buen registro de lacantidad de tiempo perdido.

Este método es mas usado para corregir e l tiempo de atraso ya que cuando el agujeroestá muy dañado por derrumbes o las arcillas han fluido hacia el interior del agujero, elmétodo del viaje redondo nos indica el valor real del Tiempo de Atraso, que será diferentesi se considera la geometría de l pozo como un cilindro perfecto.

Con este método; se consideran también, durante elcálculo del Tiempo de Viaje Redondo, los daños queha sufrido el agujero descubierto por exceso depresión hidrostática, derrumbes, presionesanormalmente altas, golpes de la tubería en lasparedes del agujero durante los viajes, invasión delfiltrado hacia las rocas, etc.

Este método ayuda a considerar todos los dañosanotadas en el párrafo anterior al no considerar alagujero como un cilindro perfecto

Cilindro perfecto

Daños del agujero

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Para evitar que se lleve un mal registro del tiempo durante las suspensiones de bombeoo cambio en la velocidad de la bomba; se complementa el cálculo del Tiempo de Atraso(TA) sustituyendo el tiempo calculado con este método por su equivalente en emboladastotales de atraso (EA); de esta manera, nunca será variable el cálculo de atraso, puestoque no dependerá del tiempo, sino del volumen desplazado por la bomba.

TA = TVR – TB = 163.07 min. EA = Emboladas de atrasoEA = VB * TA TVR = Tiempo de viaje redondo en min.EA = 70 * 163.07 TB = Tiempo de bajada en minutosEA = 11,415 emboladas de atraso. VB = Velocidad de bombeo en Emb/min

TA = Tiempo de atraso en minutos.

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14.6. Tiempo de atraso por el método de v olumen anular.

Este método se utiliza cuando más del 50% del pozo está entubado y el agujero es dediámetros menores a 14 ¾” de diámetro, y de roca estable. En este ca so, se calcula elvolumen del espacio anular o volumen anular (Va) por secciones.

Volumen anular (Va1) de la sección 1

Va1 = 0.5067 (D² – d²)L1Va1 = 0.5067 (9.063² – 5²) 2000Va1 = 57,903.62 litros

Va1 = Vol. anular de la sección 1 en litrosD = Diámetro Int. de la TR en pulg.d = Diámetro Ext. de la TP en pulg.L1 = Longitud del intervalo 1 en metros



Va2 = Vol. anular de la sección 2 en litrosD = Diámetro del agujero en pulg.d = Diámetro Ext. de la TP en pulg.L2 = Longitud del intervalo 2 en metros



Va3 = Vol. anular de la sección 3 en litrosD = Diámetro del agujero en pulg.d = Diámetro Ext. de la HW en pulg.L3 = Longitud del intervalo 3 en metros



Va4 = Vol. anular de la sección 4 en litrosD = Diámetro del agujero en pulg.d = Diámetro Ext. de la DC en pulg.L4 = Longitud del intervalo 4 en metros

Datos de la sección 1

TR Diam. Ext. 9 5/8”TR Diam. Int. 9.063 “TP Diam. Ext. 5”TP Diam. Int. 4.276”Longitud 2000 m


Agujero 8 ½” Diam.TP Diam. Ext. 5”TP Diam. Int. 4.276”Longitud 100 m


Agujero 8 ½” Diam.HW Diam. Ext. 5”HW Diam. Int. 3”Longitud 300 m


Agujero 8 ½” Diam.DC Diam. Ext. 7”DC Diam. Int. 2.75”Longitud 200 m

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Teniendo ya calculado el volumen anular de cada secci ón, es necesario sumar losvolúmenes parciales para determinar el Volumen Anular Total (VaT) del pozo. El volumenanular total es la cantidad de fluido que hay que bombear para que la muestra que estáen el fondo, salga a la superficie.

VaT = Va1 + VA2 + Va3 + Va4VaT = 57,903.62 + 2,394.16 + 7,182.47 + 2,356.15VaT = 69,836.40 litros.

Lo importante en este momento, es saber cuantos minutos se tarda el equipo enbombear esta cantidad de lodo, con las condiciones mecánicas de la bomba expuesta acontinuación siguiendo los pasos necesarios.

Tipo de bomba Diámetro de lacamisa (D)

Longitud delvástago (L)

Eficienciavolumétrica (%)

Velocidad devombeo (Vb)

Triplex desimple acción 5 ½ pulgadas 8 pulgadas 90 % 110 emboladas

por minuto.

Paso 1

Se calcula el desplazamiento (De) de la bomba.

De = 0.0386 (D² * L) % Efic.De = 0.0386 (5.5² * 8) 0.90De = 8.407 litros/embolada.

Paso 2

Calcular el gasto (G) de la bomba en litros por minuto. El gasto es lacantidad de lodo que desplaza la bomba en una unidad de tiempo.

G = De * Vb G = gasto de la bomba en l/min.G = 8.407 * 110 De = Desplazamiento de la bomba en l/Emb.G = 924.77 Vb = Velocidad de bombeo en Emb/min.

Paso 3

Calcular el Tiempo de Atraso (TA) con los datos ya obtenidos de lamanera como se ilustra en la fórmula.

TA = VaT / GTA = 69,836.40 / 924.77TA = 75.52 minutos.

Para más exactitud, se recomienda que todos los tiempos de atraso se verifiquen o seoperen en su equivalente en emboladas de atraso (EA), que no se modifican aunque losritmos de bombeo se modifiquen.

EA = TA * Vb TA = Tiempo de atraso en minutosEA = 75.52 * 110 Vb = Velocidad de bombeo en emboladas por minuto.EA = 8,307 Emb. EA = Emboladas de atraso.

No obstante de este cálculo, es necesario verificarlo ca da 100 m con una prueba decarburo de calcio para corregir cualquier daño que haya sufrido la integridad el agujero.

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14.7. Método de cálculo del tiempo de atraso por velocidad anular (VeA)

La velocidad anular se define como la rapidez con la que sube el lodo por las diferentessecciones del ánulo desde el fondo hasta la superficie. Antes de iniciar el cálculo delTiempo de atraso, saber las velocidades anulares (VeA) de cada sección.

FormulasVeA = G / CaCa = (D² – d² ) 0.5067VeA = G / (D² – d² ) 0.5067

Velocidad anular (VeA1) de la sección 1VeA1 = G / (D² – d² ) 0.5067VeA1 = 924.77/ (9.063² – 5²) 0.5067VeA1 = 31.94 m/min

Ca = Capacidad anular en litros/metroVeA1 = Vel. Anular de la sección 1 en m/minD = Diámetro Int. de la TR en pulg.d = Diámetro Ext. de la TP en pulg.G = Gasto de la bomba 924.77 l/min.

Velocidad anular (VeA2) de la sección 2

VeA2 = G / (D² – d² ) 0.5067VeA2 = 924.77/ (8.5² – 5²) 0.5067VeA2 = 38.62 m/min.

VeA2 = Vel. Anular de la sección 2 en m/minD = Diámetro del agujero en pulg.d = Diámetro Ext. de la TP en pulg.



VeA3 = Vel. Anular de la sección 3 en m/minD = Diámetro del agujero en pulg.d = Diámetro Ext. de la HW en pulg.



VeA4 = Vel. Anular de la sección 4 en m/minD = Diámetro del agujero en pulg.d = Diámetro Ext. de la DC en pulg.









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Ya calculadas las velocidades anulares de cada sección , se realizan las operacionesnecesarias para convertir las longitudes (L) de cada sección a minutos de atrasoseccional.

Tiempo de atraso por cada sección.

Formula de la sección 1TA1 = L1 / VeA1TA1 = 2000 / 31.94TA1 = 62.68 min.

TA1 = Tiempo de atraso sección 1 minL1 = Longitud de la sección 1VeA1 = Velocidad anular de la sección 1







Calcular el TA,TA = (TA1 +TA2 +TA3 +TA4)TA = 62.68 + 2.59 + 7.77 + 2.55 = 78TA = 75.59 minutos.

Convertir los minutos a Emboladas de AtrasoEA = TA * VbEA = 75.59 * 110EA = 8315 emboladas









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15. Bombas en paralelo.

Durante la primera etapa de los pozos, el diámetro del agujero es grande, por lo que elvolumen de lodo desplazado por la bomba deberá ser suficiente para mantener limpio elfondo del agujero y una adecuada velocidad anular, por lo que, en ocasiones, deberánutilizarse dos bombas al mismo tiempo.

También se utilizan las dos bombasen caso de que se requiera mayorpotencia hidráulica en el pozo, paraoptimizar los procesos de perforación. Aesta forma de uso del equipo de bombeose le denomina “Bombas en Paralelo”.

Si el sistema de conteo de emboladases automatizado por un programacomputarizado y comprenda procesostemporizadores; el uso de bombas enparalelo no ofrece mayor problema.Pero, si se cuenta solamente concontadores mecánicos, entonces elproblema se presenta en forma seria;puesto que en la selección decontadores, solo se puede act ivar uno a la vez. El uso de dos selectores de emboladas ala vez no es posible.

En este caso, solo se puede utilizar un selectote de conteo de emboladas a la vez,siendo el selector de la bomba 1 o el selector de la bomba 2. Es indispensable sumar elgasto de las dos bombas para poder calcular el Tiempo de Atraso (TA).

Ejemplo. La bomba 1 está operando con un desplazamiento de 8.407 litros por emboladay a una velocidad de 70 emboladas por minuto.

La bomba 2 está operando con un desplazamiento de 8.407 litros por embolada ya una velocidad de 80 emboladas por minuto.

Como se puede observar en el ejemplo, las bombas tienen las mismas característicasmecánicas de trabajo, puesto que tienen el mismo desplazamiento. Para tal caso, sesuman los dos gastos para obtener uno global.

Bomba 1 De = 8.407 l/Emb. Vb = 70 Emb/min G1 = 588.49 l/min.Bomba 2 De = 8.407 l/Emb. Vb = 80 Emb/min G2 = 672.56 l/min.

Tomando como Volumen anular Total el calculado en la página 40, se tiene un cálculo deVaT = 69,836.40 litros. Para calcular el nuevo Tiempo de Atraso se realiza el siguienteproceso.

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VaT = 69,836.40 litros.

TA = VaT / (G1 + G2)TA = 69,836.40 / (588.49 + 672.56 )TA = 69,836.40 / 1261.05TA = 55.38 minutos.

Conociendo el tiempo de atraso (TA), s e pueden calcular las emboladas de atraso (EA)y utilizar cualquier selector de las bombas en operación.

Con este ejemplo: Utilizando el selector de la bomba 1.

EA = TA * Vb EA = Emboladas de atraso.EA = 55.38 * 70 TA = Tiempo de atraso en minut osEA = 3876.6 emboladas Vb = Vel. de bombeo bomba 1 en Emb/min.

Utilizando el selector de la bomba 2.

EA = TA * Vb EA = Emboladas de atraso.EA = 55.38 * 80 TA = Tiempo de atraso en minutosEA = 4430 emboladas Vb = Vel. de bombeo bomba 2 en Emb/min.

En condiciones normales, es decir con una sola bomba, si se modifican las velocidadesde bombeo, se tiene que corregir el tiempo de atraso (TA), ya que el incremento disminuyeel tiempo de atraso y el decremento aumenta el valor del tiempo.

Ejemplo.

Datos antes. TA = 55.38 min. Datos nuevosEA = 3876.6 emboladasVb = 70 Emb/min. Vb = 80 Emb/min.

TA nuevo = ((Vb antes) ( TA antes)) / Vb nuevo.TA nuevo = (70 * 55.38) / 80TA nuevo = 3876 / 80TA nuevo = 48.45 minutos.

Es este mismo ejemplo, si diminuye la velocidad de bombeo a 60 emb/min.

TA nuevo = ((Vb antes ) (TA antes)) / Vb nuevo.TA nuevo = (80 * 48.45) / 60TA nuevo = 3876 / 60TA nuevo = 64.6 minutos.

La ventaja de usar emboladas de atraso radica en que al modificar la velocidad debombeo, no se alteran las emboladas de tarso (EA).

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16. Bombas en paralelo con diferentes características mecánicas

Siempre existe la posibilidad de encontrar en operación dos bombas en paralelo condiferentes características mecánicas conectadas a la línea de bombeo al mismo tiempo.Para esos casos, si el método de conteo es de tipo automatizado con temporizadorescomputarizados, no se presenta ningún problema; no obstante, si no se tiene equiposofisticado, es necesario hacer algunos ajustes para controlar el tiempo de atraso o lasemboladas de atraso en su caso, para poder trabajar sin desfasar la recuperación de lasmuestras.

Tomando como ejemplo los datos del cuadro siguiente; se elabora el procedimientopara el tiempo de atraso o emboladas de atraso con bombas diferentes en paralelousando un sistema manual de conteo formado por dos selectores.

Un selector corresponderá a la bomba 1 y el otro selector a la bomba número 2.

Datos de las bombas.Bomba número 1

Tipo de bomba Diámetro de lacamisa (D)




Triplex de simpleacción 5 ½ pulgadas 8 pulgadas 90 % 80 Emb/min

Bomba número 2Tipo debomba

Diámetro de lacamisa (D)

Diámetro delvástago (d)




Duplex dobleacción 6 pulgadas 2 ¾ Pulg. 18 Pulgadas 90 % 70 emb/min

Desplazamiento de las bombas.

Bomba 1 De = 0.0386 * D² * L * 0.90 = 8.407 litros por embo ladaG = De * Vb = 8.407 * 80 = 672.56 litros por minuto.

Bomba 2 De = (0.02575 ((2D² - d² ) L) 0.90 = 26.88 litros por embolada.G = (De * Vb) = 26.88 * 70 = 1881.6 litros por minuto.

Tomando como Volumen anular Total el calculado en la pág ina 40, se tiene un cálculo deVaT = 69,836.40 litros. En caso de tener un diseño anular complicado, será necesariocalcular los volúmenes anulares de cada sección y sumarlos para obtener el volumenanular total (VaT) del pozo.

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Operaciones:

TA = VaT /G G = (G bomba 1 + G bomba 2)TA = 69,836.40 / (672.56 + 1881.6)TA = 69,836.40 / 2554.16TA = 29.79 minutos.

Calculando las emboladas de atraso.

Debido a que en el equipo de características mecánicas no se pueden promediar lasemboladas de las dos bombas, porque estas son de diferentes características hidráulicas,se procede a trabajar por cualquiera de los dos selectores.

Procedimiento 1.

Emboladas de atraso con bomba 1.EA = TA * VbEA = 29.79 * 80EA = 2382.4 emboladas.

Emboladas de atraso con bomba 2.EA = TA * VbEA = 29.79 * 70EA = 2084.6 emboladas de atraso.

Esto quiere decir, que si se trabaja con el selector de la bomba número 1; lasemboladas de atraso deberán de contabilizarse en un total de 2382.4

Si por el contrario, la operación se realiza con el selector de la bomba número 2, lasemboladas de atraso serán 2084.6

Procedimiento 2.

Para este procedimiento, se analiza el efecto que causa el desplazamiento de unabomba con relación a la otra, es decir, cual es la diferencia entre el volumen empujadopor la bomba número 1 y la bomba número 2.

Desplazamiento de las bombas.

Bomba 1 De = 8.407 litros por emboladaVb = 80 emboladas por minuto.

Bomba 2 De = 26.88 litros por embolada.Vb = 70 emboladas por minuto.

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Relación de velocidad de bombeo (Vb).

Relación 1 R1 = 70/80 = 0.875

Esto quiere decir que cuando la bomba No. 1 efectúa un movimiento completo de suspistones, la bomba No. 2 apenas ha tenido el 87.5 % de su despl azamiento, por tanto,afectará fuertemente si se ponen en paralelo con velocidades iguales.

Para este caso, hay que compensar este desplazamiento con el resultado obtenido dela relación calculada.

Bomba 2 Desplazamiento paralelo = De * R1Desplazamiento paralelo = 26.88 * 0.875Desplazamiento paralelo = 23.52 litros por embolada.

Suma de desplazamientos para bombas en paralelo.

Bomba 1 De = 8.407 litros por embolada

Desplazamiento de bomba 2 por relación de velocidades

Bomba 2 De = 23.52 litros por embolada.

Desplazamiento total. DeT = 8.407 + 23.52 = 31.98 litros por embolada.

Emboladas de atraso con el selector de la bomba No. 1

EA = VaT / DeEA = 69,836.40 / 31.93EA = 2187 emboladas de atraso.

Calculando el tiempo de atraso con la velocidad de bombeo de la bomba número1

TA = EA / Vb = 2187 / 80 = 27.34 minutos.

Para el cálculo de las emboladas de atraso (EA) con la relación de la bomba No. 2,invertir el procedimiento de la relación y seguir los mi smos pasos.

Relación 2 R2 = 80 / 70 = 1.142.

Desplazamiento paralelo = De * R2Desplazamiento paralelo = 8.407 * 1.142Desplazamiento paralelo = 9.60 litros por embolada

JBGO 48

Suma de desplazamiento para bombeo en paralelo.

Bomba 2 De = 26.88 litros por embolada.

Desplazamiento bomba 2 por relación de velocidades

Bomba 1 De = 9.60 litros por embolada

Desplazamiento total DeT = 26.88 + 9.60 = 36.84 litros por embolada.

Emboladas de atraso con el selector de la bomba No .2

EA = VaT / DeEA = 69,836.40 / 36.48EA = 1914.37 emboladas de atraso.

Calculando el tiempo de atraso con la velocidad de bombeo de la bomba 2

TA = EA / VbTA = 1914.37 / 70TA = 27.35 minutos.

Aplicando cualquiera de los dos métodos se obtienen los mismos resultados, por tanto,el que mas se facilite puede ponerse en uso.

JBGO 49

17. Ejemplo de un diseño hidráulico y su tiempo de atraso.

Secciones y longitudes

Sección 1. 2500 m

Sección 2 350 m

Sección 3 350 m

Sección 4 100 m

Sección 5 200 m

PROF. 3500

Tuberías que forman lassecciones. Ver anexos 19.6,19.7, 19.8 y 19.10(Anexos 19.6, 19.7,19.8 y19.10)

TR 13 3/8” x 12.715”TP 5” x 4.276”Longitud 2500 m

2500 mLinner 9 5/8” x 9.063”TP 5” x 4.276”Longitud 350 m

2850 m Liner 9 5/8” x 9.063” HW 5” x 3”

Longitud 350 m

3200 m Agujero 8 ½

HW 5” x 3” Long. 100 m3300 m

Agujero 8 ½” DC 6” x 2.25”

Longitud 200 m3500 m

JBGO 50

17.1. Cálculo del volumen anular para cada sección

Sección 1. Va1 = 0.506(D² – d²) L1Va1 = 0.506(12.715² – 5²) 2500Va1 = 173,128.27 litros

Sección 2. Va2 = 0.506(D² – d²) L2Va2 = 0.506(9.063² – 5²) 350Va2 = 10,133.13 litros

Sección 3 Va3 = 0.506(D² – d²) L3Va3 = 0.506(9.063² – 5²) 350Va3 = 10,133.13 litros

Sección 4 Va4 = 0.506(D² – d²) L4Va4 = 0.506(8.5² – 5²) 100Va4 = 2394.16 litros

Sección 5 Va5 = 0.506(D² – d²) L5Va5 = 0.506(8.5² – 6²) 200Va5 = 2356.15 litros

17.2. Calcular el Volumen Anular Total (VaT) del pozo

VaT = Va1 + Va2 + Va3 + Va4 + Va5VaT = 173,128.13 + 10,133.13 + 10,133.13 + 2,394.1 6 + 2356.15VaT = 198,144.70 litros

17.3. Calcula el desplazamiento (De) y gasto (G) de la bomba con los datos delcuadro (anexo 19.3)

Datos de la bombaTipo de bomba Diámetro de la

camisa (D)Longitud delvástago (L)



Triplex de simpleacción 5 ½ pulgadas 8 pulgadas 90 % 120 Emb/min

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Desplazamiento (De) de la bomba.

De = 0.0386 (D² L ) 0.90 = litros por embolada.De = 0.0386 ( 5.5² * 8) 0.90De = 8.407 litros por embolada.

Gasto (G) de la bomba.G = De * Vb = litros por minutoG = 80.407 * 120G = 1008.85 litros por minuto.

17.4. Calcular el tiempo de atraso (TA).

TA = VaT / GTA = 198,144.70 / 1008.85TA = 196.41 minutos

17.5. Calcular la Emboladas de Atraso ( EA).

EA = TA * VbEA = 196.41 * 120EA = 23,568.78 Emboladas de atraso.

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18. Técnicas especiales para calcular el tiempo de atraso.

En la búsqueda de hidrocarburos en zonas marinas con tirantes de agua cada vezmas profundo, se hace necesario tener un sistema mas sofisticado y efectivo delevantamiento de recortes en las secciones de mas baja velocidad anular.

Mientras mas profundo está el lecho marino, se deben usar conductores de maslongitud, y mejor diseño., con accesorios mas sofisticados para resistir las corrientesmarinas. Al mismo tiempo, proporcionar la forma de recuperar las muestras perforadas sincontaminación y acorde con el volumen anular desplazado desde el fondo del agujero.

La caída mas brusca de la velocidad anular se lleva acabo cuando el lodo quetransporta los recortes llega al tubo conductor o Risser. El problema no sería en absolutoimportante si se tuviera conductores de menos de 200 m de largos; pero con equipossemisumergibles, las profundidades de los tirantes de agua sobrepasan en ocasiones los550 m y a esta longitud, los recortes cada vez se van quedando estancados por la bajavelocidad anular de ascenso que registran en este intervalo en contra de su velocidad decaída que en ocasiones casi es igual o se encuentra próxima a la velocidad mínimapermisible.

El aglutinamiento y la contaminación de las muestras en los conductores largos seríamuy difícil de evitar, si no se contara con un sistema eficiente de bombeo alterno paraayudar a los recortes a salir a una velocidad óptima.

Los equipos de perforación diseñados para tirantes profundos, tienen un sistema debombeo alterno para levantar el lodo de una manera rápida pero sin causar turbulencia.

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Generalmente se cuenta con tres o cuatrobombas y dos Stand Pipes activos. El Stand PipeNo. 1 sirve de entrada normal al ciclo del fluidode perforación para bombearse a través de latubería hasta la barrena y levantar los recortesdesde esta hasta la línea de preventoressubmarinos.

El Stand Pipe No. 2 est{a acoplado a unalínea pegada al tubo conductor y llega hasta lospreventores de donde, por medio de una válvulade control, permite la entrada d el lodo bombeadocon una o dos de las bombas adicionales paradarle al flujo, la velocidad que pierde por elcambio de diámetros.

Todas las tuberías de revestimiento quedanasentadas a nivel del fondo del mar y lospreventores sobre ellas.

A partir de esta sección, el agujero se hacecada vez mas reducido desde el lecho marinohacia abajo y desde este hacia arriba permanececonstante; por tanto, mientras mas se reduce laparte inferior, menos lodo se necesita paraalcanzar la velocidad óptima de subida, sin llegara generar flujo turbulento.

Para mantener, no la velocidad óptima en elconductor, sino una velocidad razonablementebuena; se bombea lodo adicional equivalente alas necesidades de velocidad calculadas, a travésdel Stand Pipe No .2 desde el f ondo marino;ayudando al flujo que viene de la barrena paraque no pierda su velocidad y los cortes no seconcentren.

La situación es mas critica en las etapasfinales del pozo. La disminución constante delos diámetros de las tuberías de revestimiento ylinners usados para proteger el agujero, crea cadavez más la necesidad de aminorar la cantidad delodo bombeado por el interior de la tubería deperforación. Esto hace que en el espacio interiordel tubo conductor o Risser, los recortes viajencada vez más lento acumulándose en anillosconcéntricos y su velocidad de caída sea más altao igual a la velocidad de ascenso.

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18.1. Esquema de un sistema de bombeo submarino

Línea de flujo adicionalFondo - Superficie

Longitud del fondomarino a la superficie

Preventoressubmarinos

Tuberías revestidorascementadas

Agujero descubierto.

500 m

2100 m

700 m

Dimensiones del sistemade flujo

Risser 22” x 20”Longitud 500 m

500 m

T.R. 10 ¾” x 10.192”TP 5” x 4.257”Longitud 2100 m

2600 mAgujero 8 ½”T.P. 5”x4.257” Long. 300m

Ag. 8 ½” y HW 4 ½”x2 ½”Longitud 300 m

Ag. 8 ½” y DC 5 ½” x 2 ¼”Longitud 100 m.3300 m

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18.2. Cálculo del tiempo de atraso con este tipo de diseño.

Sección 1 500 m

Sección 2 2100 m

Sección 3 250 m

Sección 4 300 m

Sección 5 150 m

Volumen anular de cada secciónRisser 22” x 20”T.P. 5” x 4.257”Longitud 500 m

Va1 = 0.5067(20² –- 5² )500Va1 = 95006.25 litros

T.R. 10 ¾” x 10.192”TP 5” x 4.257”Longitud 2100 m

Va2 = 0.5067 (10.192² – 5²) 2100Va2 = 83930.50 litros.

Agujero 8 ½” , TP 5” x 4.257” , Longitud 250 mVa3 = 0.5067(8.5² – 5²) 250 = 5985.39 litros

Agujero 8 ½” y HW 5” x 2 ½”Longitud 300 mVa4 = 0.5067(8.5² – 5²) 300 = 7182.47 litros

Ag. 8 ½” y DC 6” x 2 ¼”Longitud 150 m.Va5 = 0.5067 (8.5² – 6²) 150 = 2755.18 litros

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Lo siguiente es conocer el Volumen anular Total ( VaT) del pozo.

VaT = Va1 + Va2 + Va3 + Va4 + V5VaT = 95006.25 + 83930.50 + 5985.39 + 7182.47 + 2755.18VaT = 194859.79 litros.

Con los datos del siguiente cuadro, calcular el gasto de la bomba.

Datos de las bombas

Tipo de bombas Diámetro de lacamisa (D)




2 Triplex desimple acción

5 ½ pulgadas 8 pulgadas 90% 90 emboladas porminuto cada una.

Desplazamiento de la bomba 1

De1 = 0.0386 (D² L ) 0.90 = litros por emboladaDe1 = 0.0386 (5.5² * 8 ) 0.90De1 = 8.407 litros por embolada

Desplazamiento de la bomba 2

De2 = 0.0386 (D² L ) 0.90 = litros por emboladaDe2 = 0.0386 (5.5² * 8 ) 0.90De2 = 8.407 litros por embolada

Desplazamiento de las dos bombas j untas.

De = De1 + De2De = 8.407 + 8.407De = 16.814 litros por embolada

Gasto de las dos bombas juntas

G = De * VbG = 16.814 * 90G = 1513.26 litros por minuto con ambas bombas.

Cálculo del tiempo de atraso.

TA = VaT / GTA = 194859.79 / 1513.26TA = 128.77 minutos

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18.3. Comprobación del Tiempo de Atraso con el método de Velocidad Anular .

Velocidad anular VeA = G / Ca VeA = G / (D² – d²) 0.5067G = gasto en l/min Ca = Capacidad anular en l/mVeA = Velocidad anular en m/min.

Velocidad anular Sección 1VeA1 = G / ((D² – d²) 0.5067)VeA1 = 1513.26 / ((20² – 5²) 0.5067)VeA1 = 7.964 metros por minuto.

Velocidad anular sección 2VeA2 = G / ((D² – d²) 0.5067)VeA2 = 1513.26 / ((10.192² – 5²) 0.5067)VeA2 = 37.86 metros por minuto.




Calcular el Tiempote Atraso (TA) por el método de velocidad anular para cada sección.

Sección 1 TA1 = L / VeA1 = 500 m / 7.964 m/min = 62.78 min.Sección 2 TA2 = L / VeA2 = 2100 m / 37.86 m/min = 55.46 min.Sección 3 TA3 = L / VeA3 = 250 m / 63.21 m/min = 3.95 min.Sección 4 TA4 = L / VeA4 = 300 m / 63.21 m/min = 4.75 min.Sección 5 TA5 = L / VeA5 = 150 m / 82.38 m/min = 1.82 min.

Calcular el Tiempo de Atraso (TA) de toda la sección.TA = TA1 + TA2 + TA3 + TA4 + TA5TA = 62.78 + 55.46 + 3.95 + 4.75 + 1.82TA = 128.78 minutos.

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Como se puede observar, la velocidad en el espacio anular existente en la primera secciónes de apenas 7.964 metros por cada minuto de circulación (26 pies/min). Con estavelocidad de ascenso, los cortes se aglomeran en anillos concéntri cos y se mezclancontaminándose.

Por esta causa, desde el fondo marino, hasta la superficie, se utiliza una tercera bombapara levantar el volumen del lodo con mayor eficiencia. Esta bomba no es contabilizadapor el sistema de monitoreo automatizado, por lo tanto, hay la necesidad de eliminar susefectos.

En primer lugar, lo deseable es que la velocidad de ascenso no disminuya en el espacioanular mayor; es decir, que conserve la misma velocidad que trae al llegar al fondomarino.

Tomando en cuenta el diseño de la figura adjunta; la velocidad de ascenso en la últimatubería revestidora es de 37.86 m/min. Si se desea que la muestra siga subiendo a lamisma velocidad, se debe calcular el gasto necesario con el que debe ser operada labomba No. 3, tomando en consideración la diferencia de diámetros. El problema seresuelve con los pasos siguientes.

Paso 1. Calcular la capacidad anular del agujeroque corresponde a la diferencia de diámetrosentre el Conducto o Risser y el diámetro interiorde la última tubería revestidora (T.R.), cuando sedesee que la velocidad de subida en esteespacio sea igual a la del espacio revestido.

Ca = (D² – d²) 0.5067Ca = (20² – 10.192²) 0.5067Ca = 150 litros por metro

Paso 2. Calcular el gasto necesario para unavelocidad anular (Va) de 37.86 m/min que esigual a la del flujo de salida normal.

G = VeA * CaG = 37.86 m/min * 150 l/mG = 5678 l/min.

Paso 3. Calcular la velocidad de bombeo queproporcione un gasto de 5678 l/min si se tienedisponible una bomba duplex con u ndesplazamiento de 47.94 l /emb (Anexo 19.2)

Vb = G / De = (5678 l/min) / (47.94 l/emb)Vb = 118.4 Emb/min

20”

Volumen a levantarCon la bomba 3

Fondo marino

Volumen levantado enCondición normal

10.192”

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Resultado: Para que la velocidad de salida de la muestra en el conductor o Rissersea igual a la que tiene cuando vie ne en la tubería de revestimiento, debemantenerse una velocidad de bombeo de 118.4 emboladas por minuto para queproporcione un gasto de 5678 litros por minuto, con una bombade lasespecificaciones mencionadas en el anexo 19.2

De ser necesario, pueden oc uparse dos bombas en paralelo para esta operación yasí disminuir la fatiga de una sola al operar a tan altas velocidades.

Paso 4. Calcular el tiempo de atraso de la sección 1 (TA1) correspondiente a esta partedel agujero sin tomar en cuenta el bombeo s uministrado en el fondo marino con los datosde la figura de la página 58.

TA1 = L / ( G / (0.5067 (D² – d² )))TA1 = 500 m / (1513.26 l/min / (0.5067 (10.192² – 5² )))TA1 = 13.20 minutos.

Este tiempo de atraso corresponde a la sección excedente del di ámetro del Risser enrelación al diámetro de la tubería de revestimiento del diseño; y que será bombeado conuna o dos bombas extras desde el fondo marino.

Paso 5. Calcular el tiempo de atraso (TA) total del pozo sustituyendo el TA1 calculadoen la página 57

TA = TA1 + TA2 + TA3 + TA4 + TA5TA = 13.20 + 55.46 + 3.95 + 4.75 + 1.82TA = 79.18 minutos.

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19. Anexos

Anexo 19.1.

Tablas de conversión del Sistema Internacional (métrico) al Sistema Ingles e Ingles al SI .Unidad Símbolo Multiplicado por Unidad Se convierte a

U n i d a d e s d e l o n g i t u d .Metro m 3.281 Pie pie, ftMetro m 39.37 Pulgadas plg, InCentímetro cm 0.3937 Pulgadas plg, InMilímetro mm 0.03937 Pulgadas plg, InMilla mi 1609.34 Kilómetro kmPie pie, ft 0.305 Metro mPulgada plg, In 2.547 Centímetro cmPulgada plg, In 25.47 Milímetro mmYarda yd 0.9144 metro m

U n i d a d e s d e á r e a .Metro cuadrado m² 10.76392 Pie cuadrado pie2, ft2

Centímetro cuadrado cm2 0.155 Pulgada cuadrada plg2, In2

Milímetro cuadrado mm2 0.001550 Pulgada cuadrada plg2, In2

Acre acre 0.4047 hectárea haPie cuadrado pie2, ft2 0.092903 Metro cuadrado m²Pulgada cuadrada plg2, In2 6.4516 Centímetro cuadrado cm³Pulgada cuadrada plg2, In2 645.16 Milímetro cuadrado mm²Yarda cuadrada yd² 0.8361 Metro cuadrado m²

U n i d a d e s d e v o l u m e n .Barriles bl 42 galones galBarriles bl 158.5 Litros lGalon (U.S) gal 3.785412 litro lMetro cúbico m³ 1.307950 Yarda cúbica yd3

Metro cúbico m³ 264.2 Pie cúbico pie3 , ft3

Centímetros cúbicos cm³ 3.531 x 10-5 Pie cúbico pie3 , ft3

Centímetros cúbicos cm³ 0.06102 Pulgada cúbica plg³ , in³Centímetros cúbicos cm³ 2.642 x 10-4 Galones glPie cúbico pie3 , ft3 28320 Centímetros cúbicos cm³Pie cúbico pie3 , ft3 1728 Pulgadas cúbicas plg³ , in³Pie cúbico pie3 , ft3 0.02832 Metro cúbico m³Pie cúbico pie3 , ft3 7.48 Galones galPie cúbico pie3 , ft3 28.32 Litros lPulgada cúbica plg³ , in³ 16.39 Centímetros cúbicos cm³Pulgada cúbica plg³ , in³ 5.787 x 10-4 Pie cúbico pie³ , ft³Pulgada cúbica plg³ , in³ 1.639 x 10-5 Metro cúbico m³Pulgada cúbica plg³ , in³ 4.329 x 10-3 Galones glPulgada cúbica plg³ , in³ 0.01639 Litros lPulgada cúbica plg³ , in³ 106 Centímetros cúbicos cm³Galones gal 0.0238 Barriles blGalones gal 0.1337 Pie cúbico pie³ , ft³Galones gal 231 Pulgadas cúbicas plg³ , in³Galones gal 3.785 x 10-3 Metros cúbicos m³Galones gal 3.785 Litros l

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Anexo 19.2Desplazamiento de bombas duplex de doble acción al 90% de eficiencia volumétrica.

De = 0.0068((2D² - d²) L)0.90 = gal/emb De = 0.02575((2D² - d²) L)0.90 = litros/emb.Diámetros de vástago Diámetros de vástagoDiam.

Pist.Long.

carrera 2 ¼” 2 ½” 2 ¾” 3” 3 ¼” 3 ½” 2 ¼” 2 ½” 2 ¾” 3” 3 ¼” 3 ½”16” 4.38 4.27 4.14 4.00 3.85 3.69 16.62 16.19 15.71 15.17 14.61 13.965” 18” 4.94 4.80 4.66 4.50 4.34 4.15 18.71 18.20 17.67 17.07 16.42 15.7016” 5.42 5.29 5.15 5.02 4.89 4.72 20.53 20.07 19.54 19.05 15.50 17.865 ½” 18” 6.09 5.96 5.82 5.65 5.50 5.31 23.07 22.59 22.06 21.43 20.81 20.0916” 6.54 6.42 6.29 6.16 6.01 5.85 24.77 24.35 23.84 23.33 22.74 22.146” 18” 7.36 7.22 9.08 6.92 6.76 6.58 27.89 27.38 26.84 26.24 25.58 24.9016” 7.76 7.64 7.51 7.37 7.24 7.07 29.42 28.96 28.48 27.94 27.40 26.766 ¼” 18” 8.73 8.60 8.46 8.30 8.14 7.95 33.10 32.59 32.05 31.46 30.81 30.0916” 9.08 8.97 8.85 8.70 8.56 8.39 34.40 33.98 33.49 32.96 32.40 31.757” 18” 10.21 10.09 9.94 9.78 9.63 9.44 38.70 38.22 37.66 37.06 36.45 35.7316” 9.78 9.66 9.55 9.39 9.25 9.09 37.06 36.61 36.14 35.59 35.01 34.407 ¼” 18” 11.00 10.87 10.72 10.57 10.41 10.22 41.68 41.20 40.63 40.04 39.40 36.6816” 10.50 10.38 10.27 10.11 9.98 9.81 39.78 39.33 38.87 38.31 37.77 37.137 ½” 18” 11.81 11.68 11.54 11.38 11.22 11.04 44.76 44.25 43.72 43.12 42.46 41.7816” 11.25 11.13 11.02 10.86 10.72 10.56 42.66 42.16 41.71 41.14 40.57 39.977 ¾” 18” 12.50 12.50 12.37 12.22 12.06 11.88 47.99 47.03 46.89 46.28 45.64 44.96

Anexo 19.3Desplazamiento de bombas triplex de simple acción al 100 y 90% de eficiencia volumétrica.

De = (0.0386 * D² * L)Efic. = l/emb De = (0.0386 * D² * L) Efic.= gal/embDiam. delpistón en plg.

Longitud decarrera plg Eficiencia 100% Eficiencia100% Eficiencia90% Eficiencia 90%

6 5.79 5.17 1.52 1.368 7.72 6.94 2.04 1.84

10 9.65 8.68 2.55 2.285”

12 11.60 10.40 3.06 2.756 7.04 6.33 1.86 1.678 9.34 8.40 2.47 2.21

10 11.70 10.50 3.09 2.785 ½”

12 14.00 12.60 3.70 3.336 7.64 6.87 2.02 1.828 10.20 9.18 2.70 2.43

10 12.70 11.40 3.37 3.035 ¾”

12 15.30 13.70 4.05 3.646 8.32 7.48 2.20 1.988 11.10 10.00 2.94 2.64

10 13.90 12.50 3.67 3.306”

12 16.70 15.00 4.41 3.966 9.04 8.13 2.39 2.158 12.00 10.80 3.19 2.87

10 15.00 13.50 3.98 3.586 ¼”

12 18.10 16.30 4.78 4.306 9.80 8.82 2.59 2.338 13.00 11.70 3.44 3.09

10 16.30 14.60 4.30 3.876 ½”

12 19.80 17.80 5.16 4.646 10.50 9.45 2.78 2.508 14.00 12.60 3.71 3.34

10 17.50 15.70 4.64 4.176 ¾”

12 21.00 19.00 5.57 5.016 11.30 10.20 3.00 2.708 15.10 13.60 4.00 3.60

10 18.90 17.00 5.00 4.507”

12 22.70 20.40 5.99 5.40

JBGO 62

Anexo 19.4

Presión máxima de descarga de bomba duplex de doble acción en PSI según su marca.

Marca NationalCamisa en pulgadasModelo HP

Max.EPMMax.

Carrenaen plg

Vástagoen plg. 5 ½” 5 ¾” 6” 6 ¼” 6 ½” 7” 7 ¼” 7 ½” 7 ¾” 8”

K700 700 65 16 2 7/8 2760 2460 2265 2065 1890 1740 1605 1490 1385 1290 1225K700A 700 65 16 2 7/8 2460 2265 2065 1890 1740 1605 1490N1300 1300 65 16 3 1/8 4750 4300 3915 3580 3290 3030 2810N1600 1600 65 16 3 3/8 5440 4940 4505 4135 3810 3515

Marca Continental EmscoCamisa en pulgadasModelo HP

Max.EPMMax.

Carrenaen plg

Vástagoen plg. 5 ½” 5 ¾” 6” 6 ¼” 6 ½” 7” 7 ¼” 7 ½” 7 ¾”

DC1000 1000 60 18 3 3480 3153 2871 2635 2418 2229 2068 1917D100 1000 60 18 3 3480 3153 2871 2635 2418 2229 2068 1917

DC1350 1350 60 18 3 ½ 4474 4058 3706 3392 3123 2880 2669D1350 1350 60 18 3 ½ 4474 4058 3706 3392 3123 2880 2669

DC1650 1650 60 18 3 ½ 5469 4960 4530 4146 3817 3520 3262D1600 1650 60 18 3 ½ 5469 4960 4530 4146 3817 3520 3262

Marca IdecoCamisa en pulgadasModelo HP

Max.EPMMax.

Carrenaen plg

Vástagoen plg. 6” 6 ¼” 6 ½” 7” 7 ¼” 7 ½” 7 ¾”

MM1450F 1450 65 18 3 1/8 4270 3880 3560 3270 3010 2790 2590MM1625 1625 65 18 3 3/8 4920 4060 3790 3430 3170 2940

MM1750F 1750 65 18 3 3/8 5000 4800 4380 4020 3700 3410 3175MM1250 1250 65 18 3 1/8 3680 3350 3065 2820 2600 2400 2230 2079 1940

Anexo 19.5

Presión máxima de descarga de b omba triplex de doble acción en PSI según su marca.

Marca Gardner – DenverCamisa en pulgadasModelo HP

Max.EPMMax.

Carrenaen plg 4 4 ½ 5 5 ½ 6 6 ¼ 6 ½ 7

PZ8 700 165 8 5381 4238 3433 2843 2385 2200PZ9 1000 150 9 5530 4465 3710 3110 2875 2650 2285PZ11 1600 130 11 5595 4702 1006 3454

Marca NatinalCamisa en pulgadasModelo HP

Max.EPMMax.

Carrenaen plg 4 ½ 4 ¾ 5 5 ¼ 5 ½ 5 ¾ 6 6 ¼ 6 ½ 6 ¾ 7 7 ¼

9P100 1000 150 9 ½ 4830 4360 3955 3605 3300 2760 276010P130 1300 140 10 5096 4645 4250 3595 359512P160 1600 120 12 5555 5085 4305 4305 3980 3690 3430 3200

Marca IdecoCamisa en pulgadasModelo HP

Max.EPMMax.

Carrenaen plg 4 ½ 4 ¾ 5 5 ¼ 5 ½ 5 ¾ 6 6 ¼ 6 ½ 6 ¾ 7 7 ¼

T1300 1300 120 12 5462 4514 3793 3232 2787 2824

JBGO 63

Anexo 19.6

Datos de tuberías de perforaciónDiámetro Exterior

en pulgadasDiámetro interior

en pulgadasPeso nominal en

lb/pieCapacidad interior

en l/mDesplazamiento en

l/m2 3/8 1.815 6.65 1.67 1.192 7/8 2.150 40.40 2.34 1.823 ½ 2.764 13.30 3.87 2.343 ½ 2.602 15.50 3.43 2.78

4 3.340 14.00 5.65 2.454 ½ 3.826 16.60 7.42 2.844 ½ 3.640 20.00 6.71 3.55

5 4.276 19.50 9.27 3.405 4.214 20.50 9.00 3.67

5 ½ 4.778 21.90 11.57 3.765 ½ 4.670 24.70 11.05 4.28

Anexo 19.7

Datos de tubería pesada HW (Heavy Weight)Diámetro Exterior





l/m3 ½ 2.0625 25.3 2.155 4.0516

4 2.25625 29.7 2.579 5.5274 ½ 2.75 41.0 3.832 6.428

5 3.0 49.3 4.5603 8.1072

Anexo 19.8

Datos de tuberías extrapesada, herramienta o Drill CollarDiámetro Exterior





l/m5 1 ¾ 58.6 1.5517 11.1157

5 ½ 2 ¼ 67.3 2.565 12.766 2 ¼ 82.6 2.565 15.6766 2 ¾ 101.8 3.8319 14.409

6 ¼ 2 ¾ 92.8 3.8319 15.967 2 ¾ 110.8 3.8319 20.99

7 ½ 3 126.0 4.5603 23.948 3 147.0 4.5306 27.86

8 ½ 3 ½ 160.3 6.20707 32.059 3 ¾ 178.7 7.1254 33.91

JBGO 64

Anexo 19.9

Principales tipos de barrena y marcasMarca Código Modelo Rango de

trabajoCargaóptima

Tipo de roca que corta

Hughes 111 3 – 26 80 – 150 rpm 2 a 4 ton Suaves y plásticasIndustrial 117 ATM-G1 80 – 300 rpm 2 a 5 ton Suaves y arenosas

Reed 116 HP-1T 80 – 180 rpm 1 a 5 ton SuavesRock Bit 116 SS! 70 – 150 rpm 2 a 5 ton Suaves y arena sueltaSecurity 125S SS33GF 50 – 175 rpm 2 a 4 ton Rocas de dureza mediaSmith 114 SDS 80 – 200 rpm 2 a 5 ton Suaves y semidurasVarel 127 L127 60 – 250 rpm 2 a 4 ton Rocas de dureza media

Walter 447X 51SF 80 – 140 rpm 2 a 5 ton Rocas compactasCristal S35 M315 100 – 400 rpm 2 a 3 ton Rocas de dureza mediaDBS CB601 D9XD 80 – 150 rpm 0.5 a 2 ton Extremadamente duras

Diamax H-201 08R0 200 + rpm 10 a 45 ton Muy duras y abrasivasSlimdril ND-3 D8X9 80 – 1000 rpm 0.5 a 3 ton En extremo abrasivas

Anexo 19.10

Especificaciones de tuberías revestidotas (TR)API diámetroexterior (D) en plg.

Diámetro interior (d)en plg.

Peso nominal enlb/pie

Capacidad interioren l/m

4 ½ 4.090 9.50 8.4755 4.560 11.50 10.532

5 ½ 4.892 17.00 12.1265 ¾ 5.090 14.00 13.127

6 5.240 23.00 13.9137 6.538 17.00 21.659

7 5/8 7.125 20.00 25.7238 7.485 28.00 28.388

9 5/8 9.063 29.30 41.62010 ¾ 10.192 32.75 52.634

13 3/8 12.715 48.00 81.91816 15.375 55.00 119.78

18 5/8 17.855 78.00 161.53620 19.124 94.00 185.314

21 ½ 20.710 92.50 217.32524 23.00 125.00 268.04

NOTA: Estos diámetros son los mas comunes, pero se fabrican en casi todas las medidasintermedias de cada grupo.

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20. Bibliografía.

Core lab 1990 Hidrocarbon Well Logging Basic Manual

Norton J. Lapeyrouse 1992 Calculations for Drilling, Producction andWorkover

S.W Oilfield Products 1999 Revista informative especializada.

Franco Alvaro 2000 Oilfiel Journal. Revista informativaespecializada.

Rotenco S.A. de C.V 1993 Manual Básico de Capacitación. Boletín No. 1

Rotenco S.A. de C.V. 1994 Manual de Capacitación. Técnicas Especialesde Perforación.

Rotenco S.A. de C.V 1994 Manual de Capacitación. Bombas dePerforación y Técnicas de control.

ICI Services 1989 Casing Size and Capacities. InternationalCementing Inc.

BJ Services 1990 Manual de cementaciones

Universidad Tecnológica de Tabasco

2000 Tesis de Técnicas de Recuperaci ón deMuestras. Presentada po J.B. García Olvera.

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21. Ejemplos de datos de bombas.

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