Tablas para Determinar Capacidad del Hoyo Abierto y la Capacidad y Desplazamiento de las Tuberías de Perforación https://t.co/6ce76MNrzu pic.twitter.com/vePQuXPsTD— JuanGómez🌟Consultor (@perforador20) 5 de mayo de 2019
AUTOR - JUAN GOMEZ PERFORADOR 2.0
Con el uso del computador en el campo ya
es menos frecuente usar este tipo de ayudas a la hora de realizar los
cálculos de volumétricos del pozo; sin embargo, nunca están demás
tenerlas a la mano (en su tally book) pues, nos ayudarán a realizar
cálculos de una forma rápida y precisa en aquellas situaciones en las
que el computador no este disponible (por ejemplo, en una reunión, en la
planchada o rig floor, en los tanques de lodos).
Volumen, Capacidad y Desplazamiento de la Sarta de Perforación
En el artículo anterior había abordado lo
referente al cálculo del volumen y capacidad del del pozo sin tubería.
El tópico de este post se centrará sobre el cálculo del volumen,
capacidad y desplazamiento de la sarta de perforación. Adicionalmente,
veremos también cómo calcular volumen anular y el desplazamiento
cerrado.
La sarta o columna de perforación (drillstring) está conformada por Drill Pipe (DP), Heavy Weight Drill Pipe (HWDP) y el ensamblaje de fondo (BHA – Bottom Hole Assembly).
El BHA está conformado por diferentes componentes tales como
Estabilizadores, Subs, Motor de Fondo, Martillo, Drill Collars, entre
otros. Para simplificar los cálculos se suele asumir que todos los
elementos que componen el BHA tienen las mismas dimensiones que los
Drill Collars. El margen de error es tan pequeño que puede ser
despreciable.
El volumen del pozo con la sarta de
perforación dentro es la suma del volumen interno de la columna de
perforación más el volumen anular entre la tubería de perforación y la
tubería de revestimiento o el hoyo abierto.
De otra forma, también podemos decir que
el volumen del pozo con la sarta de perforación dentro es la diferencia
entre el volumen del pozo sin tubería y el desplazamiento de la sarta de
perforación.
Matemáticamente, podemos escribir:
Volumen y Capacidad de la Sarta de Perforación
Para la sarta de perforación ilustrada en la figura 1…
El volumen de cada tramo puede ser calculada a partir de la siguiente ecuación general:
La ecuación general es válida tanto para las unidades inglesas como para las métricas.
Donde:
IDp = Diámetro interno de la tubería de perforación
L = Longitud del tramo de tubería de perforación
La capacidad de la sarta de perforación en bbl/ft o m³/m cuando el tamaño o diámetro de la tubería esta expresado en pulgadas o milímetros es:
Recuerde que, para llevar de m³ a litros se multiplica por 1000 y para llevar de barriles a galones se multiplica por 42.
Posteriormente, para calcular el volumen
de cada sección de la sarta de perforación lo que se hace es multiplicar
la longitud de cada tramo de tubería por su respectiva capacidad.
Finalmente, para obtener el volumen de la sarta de perforación se suman los volúmenes de cada sección o tramo de tubería.
Volumen y Capacidad Anular
El volumen y la capacidad anular se
calcula restando las áreas de los dos círculos que definen el espacio
entre la parte externa de la tubería de perforación y la parte interna
del hoyo (abierto o entubado).
Para la geometría del pozo ilustrada en la figura 2…
El volumen anular de cada sección puede ser calculado a partir de la siguiente ecuación general:
La ecuación general es válida tanto para las unidades inglesas como para las métricas.
Donde:
Dh = Diámetro del hoyo (abierto o entubado)
ODp = Diámetro externo de la tubería de perforación
L = Longitud del tramo de tubería de perforación
Dh = Diámetro del hoyo (abierto o entubado)
ODp = Diámetro externo de la tubería de perforación
L = Longitud del tramo de tubería de perforación
La capacidad anular en bbl/ft o m³/m
cuando el tamaño de los diámetros tanto del hoyo como de la tubería
están expresados en pulgadas o milímetros es:
Recuerde que, para llevar de m³ a litros se multiplica por 1000 y para llevar de barriles a galones se multiplica por 42.
Posteriormente, para calcular el volumen
anular de cada sección del hoyo lo que se hace es multiplicar la
longitud de cada intervalo (hoyo-tubería) por su respectiva capacidad.
Finalmente, para obtener el volumen anular del pozo se suman los volúmenes de cada sección (hoyo-tubería).
El volumen anular también puede ser
determinado sustrayendo al volumen del pozo sin tubería el volumen y el
desplazamiento de la sarta de perforación.
Matemáticamente, podemos escribir:Desplazamiento de la Sarta de Perforación
El desplazamiento representa el volumen
de fluido que es expulsado desde el pozo hacia la superficie una vez que
es introducida la sarta de perforación o la tubería de revestimiento
dentro del pozo; o por el contrario, el volumen de fluido requerido para
llenar el pozo cuando la sarta de perforación sea retirada del pozo.
Es decir, dicho de otra manera el volumen desplazado es equivalente al
volumen metálico de la sarta de perforación.
Para un segmento tubular tal y como se ilustra en la figura 3…
El desplazamiento en cada sección o tramo de tubería puede ser calculado a partir de la siguiente ecuación general:
La ecuación general es válida tanto para las unidades inglesas como para las métricas.
Donde:
ODp = Diámetro externo de la tubería de perforación
IDp = Diámetro interno de la tubería de perforación
L = Longitud del tramo de tubería de perforación
ODp = Diámetro externo de la tubería de perforación
IDp = Diámetro interno de la tubería de perforación
L = Longitud del tramo de tubería de perforación
El volumen metálico o desplazamiento de
la tubería en bbl/ft o m³/m cuando el tamaño de los diámetros están
expresados en pulgadas o milímetros es:
Recuerde que, para llevar de m³ a litros se multiplica por 1000 y para llevar de barriles a galones se multiplica por 42.
Posteriormente, para calcular el volumen
metálico o desplazamiento de tubería en cada sección de la sarta de
perforación lo que se hace es multiplicar la longitud de cada tramo de
tubería por su respectivo desplazamiento.
Finalmente, para obtener el
desplazamiento de la sarta de perforación se suman los volúmenes que
desplaza cada sección o tramo de tubería.
Lo anteriormente presentado es válido
cuando se requiere hacer un cálculo rápido y sencillo para obtener un
estimado del desplazamiento de la sarta de perforación; sin embargo,
para encontrar volúmenes más precisos les recomiendo usar las tablas de
tubería; puesto que, en éstas se consideran la influencia de las juntas
de tubería (tool joint) y hard banding (para el caso de los HWDP). Es
precisamente, en los HWDP donde este valor se despega del cálculo
obtenido a través de la ecuación puesto que cada junta tiene más
metal….así pues, es lógico que que desplace un poco más. Para el caso
de los otros tubulares el error que se introduce es más pequeño.
La figura 4 ilustra las características de los Drill Pipe (DP) y los Heavy Weight Drill Pipe (HWDP)…
Si quiere calcular el desplazamiento de
los HWDP basta con saber que 1 bbl de acero pesa 2747 lb. Así pues, si
conocemos el peso del tubular (lb/ft) podemos dividir ese valor por 2747
para obtener el desplazamiento en bbl/ft.
Les voy a dar un pequeño ejemplo para que se den cuenta de la diferencia.
Supongamos tenemos un HWDP de 49,3 lb/ft (OD = 5 in y ID = 3 in)
Aplicando la ecuación, tenemos que el desplazamiento es:
Si se van a la tabla podrán encontrar que el desplazamiento de este HWDP es de 0.01795 bbl/ft y este valor resulta de:
Ahora que saben como trabajar con la
capacidad de la sarta, capacidad del hoyo, capacidad anular y
desplazamiento de la sarta. Hay otro término usado llamado Close-end-Displacement.…algo así, como desplazamiento cerrado.
Este término es empleado con frecuencia
durante las maniobras de los viajes de tubería, específicamente cuando
bajamos tubería al hoyo.
Qué pasaría si en la sarta de perforación hay una válvula flotadora?
Pues sencillamente, al bajar la tubería
ésta no se llenaría de lodo….en ese caso el volumen desplazado hacia el
tanque de viaje sería mucho mayor que el desplazamiento metálico del
tubular. Este dato, cuando sea el caso es empleado para el llenado de
las hojas de control de viajes (tema para otro post).
Así pues, el desplazamiento cerrado no es más que la suma del desplazamiento de la sarta y la capacidad de la sarta.
Matemáticamente, podemos escribir:
En resumen, podemos decir que hay cinco
(5) diferentes capacidades en un pozo. Si miramos un corte a la sección
transversal del pozo veremos lo siguiente:
Volumen y Capacidad del Pozo
Aunque los volúmenes del pozo son
generalmente calculados con la sarta de perforación dentro del hoyo,
ocasionalmente es necesario conocer el volumen y capacidad del pozo sin
tubería.
El volumen y la capacidad de un intervalo
del pozo puede ser calculada usando la misma ecuación que para un
recipiente cilíndrico vertical. Un pozo se compone de varios
intervalos, con los diámetros más grandes cerca de la superficie,
pasando progresivamente a secciones más pequeñas conforme la profundidad
aumenta.
Así pues, para obtener el volumen de todo
el pozo, cada intervalo ha de ser calculado de forma individual, luego
se suman todos los intervalos.
NOTA: Para
los intervalos de “hoyo abierto”, el tamaño real del pozo puede ser
considerablemente más grande que el tamaño de la mecha o barrena, debido
al ensanchamiento del pozo.
El volumen de cada sección puede ser calculado a partir de la siguiente ecuación general:
La ecuación general es válida tanto para las unidades inglesas como para las métricas.
Donde:
Dh = Diámetro del hoyo (abierto o entubado)
L = Longitud del intervalo
Si realizamos los respectivos análisis
dimensionales…tendremos que, la capacidad en bbl/ft o m³/m cuando el
tamaño o diámetro del pozo esta expresado en pulgadas o milímetros es:
Recuerde que, para llevar de m³ a litros se multiplica por 1000 y para llevar de barriles a galones se multiplica por 42.
Posteriormente, para calcular el volumen
de cada sección del pozo lo que se hace es multiplicar la longitud de
cada sección por su respectiva capacidad.
Finalmente, para obtener el volumen del pozo se suman los volúmenes de cada sección.
FUENTE : https://perforador20.wordpress.com/
Cómo Calcular las Capacidades y Volumenes en Tanques de Lodo
https://perforador20.wordpress.com
Los cálculos de capacidad y volumen en
tanques de lodo usan relaciones volumétricas simples según la forma
geométrica de éstos, con los factores apropiados de conversión de
unidades.
Los tanques de los equipos de perforación
pueden tener una variedad de formas, pero la mayoría son rectangulares o
cilíndricos. Este artículo cubre tres formas de tanques:
1. Rectangular
2. Cilíndrico, Vertical
3. Cilíndrico, Horizontal
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TANQUES CILINDRICOS VERTICALES
TANQUES CILINDRICOS HORIZONTALES
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