04 limpieza de hoyo
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LIMPIEZADE HOYO
Ing Fernando Ruiz E. MSc.
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento
•La primera función de un Fluido de Perforación es laLimpieza del Hoyo
•Una pobre limpieza del hoyo puede ser la
responsable del 70% de los problemas durante la perforación.•Las fuerzas de arrastre de una partícula determinarán que tan rápido ésta caerá a través del fluido
•La gravedad es la que causa que la partícula caiga a través del fluido.•Cuando las fuerzas de arrastre son iguales a la
aceleración de la gravedad, la partícula alcanzará su Velocidad Terminal
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Capacidad de Levantamiento
•Vp = Vf - Vs• Para limpiar el hoyo, el fluido de perforación debe exceder la velocidad de asentamiento de la partícula.
• Si la hidráulica es diseñada correctamente, la velocidad en el anular es fija. • La velocidad de asentamiento puede cambiarse variando las propiedades del fluido como densidad y viscosidad.
•La viscosidad es el método preferido
Limpieza de Hoyo
Vel
ocid
ad d
e la
par
tícul
a (V
p)
Vel
ocid
ad d
el
Flui
do
asen
tam
ient
o (V
s)V
eloc
idad
de
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Limpieza de Hoyo
•Para una PARTICULA ESFERICA, la velocidad de asentamiento es representada por la siguiente ecuación:
•La velocidad de asentamiento es función del diámetro de la partícula, el Coeficiente de arrastre (Cd), viscosidad del fluido y diferencia de densidades (Densidad
de la Partícula– Densidad del Fluido)
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Limpieza de Hoyo
•El coeficiente de arrastre puede ser determinado por el grafico 1, si se conoce el Número de Reynolds
•Desafortunadamente, la velocidad de asentamiento (Vs) es requerida para determinar el Número de Reynolds
•Para Número de Reynolds menor a 1 se tiene:
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Limpieza de Hoyo
• Por lo tanto, para Numero de Reynolds MENOR a 1, la ecuación a utilizar es la siguiente:
• Esta ecuación se utiliza muy raramente a menos que el fluido de perforación sea muy grueso
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Limpieza de Hoyo
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Limpieza de Hoyo
• Para Número de Reynolds ENTRE 500 y 200.000 se asume un coeficiente de arrastre (Cd) de 0,44
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Limpieza de Hoyo
• Esta
Ecuación se
utiliza para
Número de
Reynold
ENTRE 500
y 200.000 y
es en fluidos
delgados
como el
agua.
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Limpieza de Hoyo
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Limpieza de Hoyo
• Para Número de Reynolds ENTRE 1 a 500, el coeficiente de arrastre (Cd) es una curva línea y puede ser estimada por la siguiente ecuación.
•Esta ecuación se utiliza en la mayoría de los fluidos de perforación y una vez determinado el Vs, se DEBE RECHEQUEAR que se
encuentra con un Nr entre 1 y 500
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 1
• Tamaño del ripio: 0,5 plg
• Diámetro de la Esfera 13 mm
• Viscosidad 50 cp
• Densidad del ripio 21 lpg
• Caso 1: Lodo de 10 lpg
• Caso 2: Lodo de 12 lpg
•Determina
r Vs para
ambos
casos de
lodos y
verificar si
se está
usando la
ecuación
correcta
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 1
•Usando la ecuación para fluidos de perforación (Nr de1 a 500)
Caso 1
Caso 2
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 1
•Determinando el Nr
CUMPLE
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 2
•Determinar el tamaño de la partícula en la cual laVelocidad del Fluido se iguala a la de Asentamiento, si se tiene lo siguiente:•Vf= 98 ft/min• Lectura
600: 100 • Lectura
300: 60 •Dh : 12-1/4” • Dp : 5” • Densidad
del Ripio: 21 lpg
• Densidad del Fluido: 14 lpg
•
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Limpieza de Hoyo
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Limpieza de Hoyo
Se determina la Viscosidad
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Limpieza de Hoyo
Se determina el diámetro del ripio
Se chequea que se usó la ecuación correcta
CUMPLE
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
•Hay solamente tres variables en la limpieza del taladro que pueden ser controladas
en un Taladro:
• Peso del Lodo
•Viscosidad
•Velocidad en el anular
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
•Lo que no puede controlarse es:
• Tamaño del ripio
• Densidad
de la particula
• Geometría del Hoyo
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
•De resultados empíricos, se determinó que la limpieza del hoyo usualmente se adecua
cuando el producto del peso del lodo, viscosidad y velocidad anular es aproximadamente a 400.000
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
• Si el CCI es igual a 1 o mayor , se asume que la limpieza del hoyo es la adecuada.
•El valor de K pude determinarse también de forma gráfica por la gráfica de YP y VP
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 3
•Determinar el CCI si se tiene:•Vf= 98 ft/min• Lectura
600: 100 • Lectura
300: 60 •Dh : 12-1/4” • Dp : 5” • Densidad
del Ripio: 21 lpg
• Densidad del Fluido: 14 lpg
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 3
• Se determina PV, YP y n
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 3
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 3
• Se determina CCI
El pozo se está
limpiando adecuadame
nte
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 4
• Dado los siguientes datos, determinar el CCI
Tamaño de
Hoyo = 8 ¾”Dp= 4 ½”Den
sidad Lodo = 9.8 ppgQ
= 275 gpmVP = 14YP = 1
2
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 4
• Se determina la Velocidad del Anular
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 4• Se determina K gráficamente
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 4• Se determina K matemáticamente
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 4
• Se determina CCI
Se requiere
aumentar la Viscosidad o la Velocidad
Anular
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
• V• D• V• D
(Vp)
Ve
loci
dad
de
la
part
ícu
la
Vel
ocid
ad d
el
Flui
do
asen
tam
ient
oV
eloc
idad
de
(Vs)
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•Vp = Vf - Vs
•Si la velocidad
a
(Vp)
Ve
loci
dad
de
la
part
ícu
la
•En caso contrario, el ripio debe tener un menor tamaño hasta que la
v
Vel
ocid
ad d
el
Flui
do
asen
tam
ient
oV
eloc
idad
de
(Vs)
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•En un pozo
direccional, la ve
locidad de la partí
cula está también e
n función de la velo
cidad del fluido (V
f) y la velocidad de
asentamiento de la
partícula (Vs), per
o NO son directamen
te opuestos
• La pa
rtícula se asenta
rá en la parte baj
a del hoyo
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•Una cama d
e ripios formará en
la parte baja del ho
yo, a menos que la v
elocidad anular sea
suficientemente al
ta para erosionar e
stos ripios asentad
os
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•Después que una cama de ripios se forma, el fluido en el anular deberá erosionarlos para
trasladarlos hasta superficie
• La cama de ripios continuará creciendo en el espacio anular y causando un incremento en la velocidad anular hasta que la rata de
erosión iguale a la rata de depositasión•Experimentos de laboratorio han determinado como la viscosidad del lodo, el régimen de flujo afecta la
limpieza del hoyo en un pozo direccional•Tres fluidos de perforación fueron usados, el primeroAgua, que tiene baja viscosidad, y está siempre
en flujo turbulento.,
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
• El segundo fluido fue un lodo con baja viscosidad, lo
suficiente para que esté turbulento
• El tercer fluido fue un Lodo con viscosidad alta, donde se encontraba en estado laminar
aunque esté a altas tasas de flujo
• Agua PV = 1, YP = 0 siempre turbulento
• Lodo PV = 3 ; YP= 2 siempre turbulento
• Lodo PV = 19 ; YP= 17 siempre laminar
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•0º hasta 10º: se comportan como verticales
•10º hasta 30º: con velocidades menores a 120 ppm, los ripios se as e las paredes del hoyo y
desl
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Resultados
•10º hasta 30º:
La capacidad de la limpieza del lodo a esta inclinación no es tan eficiente como en pozos verticales
Con velocidades anulares por encima de 120 ppm, los cortes no son capaz de formar camas en la parte baja del hoyo, pero son llevados a la superficie
en forma de baches
Con velocidades anulares superiores a 180 ppm, los cortes son sacados del pozo de manera homogénea a lo largo del
pozo.
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•30º hasta 60º:
La limpieza del hoyo es la más crítica, siendo entre los 40º y 50º la más engorrosa.
Una
cama de ripios se forma a 40º con velocidades superiores a 150 ppm
A 50º, podrían formarse
cama de ripios con velocidades superiores a los 180 ppm.
No solamente una cama de ripios puede formarse rápidamente a estas inclinaciones, sino
que puede correrse el riesgo que se deslice hoyo abajo cuando las bombas se apagan
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Resultados
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Resultados
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•30º hasta 60º:
En pozos direccionales con inclinaciones menores a 40º, los cortes caerán al fondo del pozo, evidenciándose una
pobre limpieza
En pozos con alto ángulo u horizontales, los cortes caerán
hacia el lado de mayor inclinación.
Una pobre limpieza se evidenciará con altos arrastres al momento de sacar el BHA por donde
están los ripios asentados
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•60º hasta 90º:
No hay nada peor que tener una cama de ripios a esta inclinación
La cama de ripios reducirá el espacio anular y aumentará la velocidad anular que ayudará la erosión de los ripios, pero llegará un momento de equilibrio entre la
velocidad de depositación y la velocidad del fluido
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede ayu
dar?
•Velocidad Anular
•La velocidad anular es la variable que afect
a la limpieza del hoyo.•Incrementando la viscosidad puede ayudar a limpiar el hoyo a tasas bajas de circulación
•A altas tasas de
flujo, la viscosidad no es un factor tan importante
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede ayu
dar?
• Movimiento de la tubería
• El movimiento del DP en la limpieza del hoyo es
importante en pozos direccionados • Rotación y reciprocidad de la tubería incrementará la capacidad de la limpieza
del hoyo en pozo de alto ángulo
•Cuando se reciproca la tubería, la velocidad anular alrededor del Tool Joint aumenta, añadiendo limpieza al hoyo.
• La
rotación también ayudará a la limpieza del hoyo. En la aplicación de la tecnología RSS, los arrastres son disminuidos porque se evita deslizar y por ende generación de camas
de ripios
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede
ayudar?
• Movimiento de la tubería
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede
ayudar?
• Movimiento de la tubería
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