En pozos verticales, la tubería de perforación siempre debe estar en tensión porque tiene una resistencia muy baja al pandeo; una pequeña fuerza de compresión de unos pocos miles de libras la haría fallar.
Los dos factores adicionales en pozos inclinados
Al perforar pozos inclinados y horizontales, surgen dos factores que no están presentes en los pozos verticales:
Fuerzas de fricción: Entre la sarta y las paredes del pozo.
Capacidad de compresión: La habilidad de usar la DP o HWDP para aplicar peso a la barrena sin que se pandeen.
Debido a la geometría del pozo, parte o la totalidad del peso de la sarta se apoya en el lado bajo del pozo. Esto crea una fuerza de fricción o "arrastre" (drag) que requiere una fuerza adicional para mover la sarta hacia arriba o hacia abajo, y aumenta el torque necesario para rotar.
¿Por qué la tubería resiste más en pozos inclinados?
Sorprendentemente, en pozos inclinados, la tubería de perforación puede tolerar niveles significativos de compresión sin pandearse. Esto ocurre porque el pozo confina y soporta la tubería en toda su longitud. El lado bajo del pozo actúa como un "canal" o cuna que resiste incluso pequeños desplazamientos de la tubería. El efecto de la gravedad y las paredes curvas del pozo forman una restricción natural contra el pandeo.
Conceptos Clave del Artículo
1. Cálculo de Torque
Se define como la fuerza rotacional necesaria para vencer todas las fuerzas de fricción entre la sarta y la formación durante la rotación.
2. Cálculo de Arrastre (Drag)
Si un objeto de peso descansa sobre un plano horizontal, se debe ejercer una fuerza para vencer la fricción entre el objeto y la superficie. En el pozo, este fenómeno ocurre a lo largo de miles de pies de tubería.
3. Ángulo Crítico del Pozo (Critical Hole Angle)
Es el ángulo en el cual la componente del peso de la sarta en la dirección del eje del pozo es igual a la fuerza de arrastre que se opone al movimiento. En este punto, la sarta no puede bajar por su propio peso y, si se perfora en modo deslizado (sliding), se requerirá "empujar" la sarta desde arriba.
4. Factores que afectan el Torque y el Arrastre
El factor más importante es la curvatura del pozo. Si las simulaciones muestran que la sarta fallará, se debe rediseñar la trayectoria con una tasa de construcción (build-up rate) menor. Otras causas de torque/arrastre excesivo incluyen:
Fricción por deslizamiento.
Pozo reducido (tight hole).
Arcillas que se expanden o colapsan.
"Key seats" (ojo de llave).
Pegadura diferencial.
Acumulación de recortes.
Diferencias en el Enfoque de Diseño
Table of Contents
- Drill String Torque Calculations
- Drill String Drag Calculations
- Critical Hole Angle
- Determination of Friction Coefficient
- Factors that Affect Torque and Drag
- Drill String Design for High Angle and Horizontal Wellbores
