20 mecánica de fluidos e hidráulica de perforación

´Fluidos e Hidráulica

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IPM 1

FLUIDOS E HIDRÁULICADE LA PERFORACIÓN

Programa de Entrenamiento Acelerado para Supervisores


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IPM 2

Reología

• Reo = Flujo• Logos = Estudio• La Reología es el estudio del flujo de fluidos.


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IPM 3

Razones para estudiar la Reología

• Se requiere la Reología para predecir:

• Qué tan bueno es el transporte los recortes afuera del pozo• Qué tan buena es la limpieza de los ripios en la cara de la

barrena. • Cuáles son las pérdidas de presión en el sistema. • Cómo se comporta el sistema de fluido con los regímenes de

flujo que se emplean en el pozo. • En otras palabras se necesita entender la hidráulica de los

fluidos de perforación.


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IPM 4

ReologíaReología• Caracterización de los Fluidos

Reología

AF v + dv

v

-La fuerza de resistencia o arrastre es el esfuerzo de cortante-La diferencia en las velocidades dividido entre la distancia se llama la velocidad de cizallamiento.


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IPM 5

ReologíaReologíaEl esfuerzo cortante y la velocidad de cizallamiento:

• Esfuerzo Cortante : Unidad : Lbf / 100 ft 2

Fuerza que causa el corte

área superficial de la lámina

• Velocidad de cizallamiento: Unidad : 1 / seg (segundo recíproco)

Diferencia de velocidad entre 2 láminasDistancia entre 2 láminas


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IPM 6

2

2

22

48.30

sec980454

*100100

1

=

ftcm

cmlbfg

ftlbf

ftlbf

En Unidades del sistema internacional de medidas, S.I.:

22

2

2 79.4sec*

79.4100

1cm

Dynecm

cmgm

ftlbf

==


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IPM 7

Viscosidad

• La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir y se define como la Razón del Esfuerzo cortante a la velocidad de cizallamiento.

Poisecm

dyne=>

•= 2

secγτ

µ

• La unidad “Poise” es algo grande, por lo que se prefiere expresar la viscosidad en “Centipoise” que es 1/100 de 1 Poise.


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IPM 8

Fluidos NewtonianosLos fluidos Newtonianos son aquellos en los cuales la viscosidad permanece constante para todas las velocidades de cizallamiento siempre y cuando la temperatura y la presión permanezcan constantes. Ejemplos de Fluidos Newtonianos son: el agua, la glicerina y el aceite ligero.

El esfuerzo cortante es directamente proporcional a la velocidad de cizallamiento:

γτ

µ =EsfuerzoCortante

Velocidad de Cizallamiento


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IPM 9

Fluidos No Newtonianos•Los fluidos no newtonianos no muestran una proporcionalidad directa entre el esfuerzo de cortante y la velocidad de cizallamiento. La mayoría de los fluidos de perforación son no newtonianos.•La gráfica que se muestra es un ejemplo un fluido no Newtoniano.• La viscosidad de un fluido no Newtoniano se conoce como la viscosidad efectiva y para obtener su valor se debe especificar una velocidad de cizallamiento específica.


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IPM 10

Modelo Plástico de BinghamSe han desarrollado varios modelos matemáticos para simular la reología de los fluidos de perforación. El que se usa más ampliamente en el campo es el Modelo Plástico de Bingham.Este modelo supone un comportamiento lineal de la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de cizallamiento, pero la línea no cruza el origen como sucede con los fluidos Newtonianos.

Esfuerzo Cortante



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IPM 11

Modelo Plástico de BinghamLa ecuación del modelo plástico de Bingham está dada por:

Esfuerzo Cortante


yp τγµτ +=La intercepción con el eje “y” se conoce como el Punto de Cedenciay es el esfuerzo que se requiere para hacer que el fluido se ponga en movimiento. La pendiente de la curva se conoce como la Viscosidad Plástica.

yτ

Pendiente = PV

Intercepción = YPPunto de Cedencia


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IPM 12

Modelo Plástico de BinghamViscosidad Plástica, PV:Los lodos de perforación normalmente están compuestos por una fase líquida continua en la cual están dispersos los materiales sólidos. La Viscosidad Plástica es la resistencia al flujo relacionada con la fricción mecánica que es causada por:

•La concentración de sólidos.•El tamaño y forma de los sólidos.•La viscosidad de la fase líquida.

En el campo la PV se considera como una guía para el control de sólidos. Se incrementa conforme el porcentaje volumétrico de sólidos se incrementa o si el porcentaje volumétrico permanece constante pero el tamaño de partículas disminuye.

Por lo tanto, la PV se puede reducir al reducir la concentración de sólidos o disminuyendo el área superficial.


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IPM 13

Modelo Plástico de BinghamPunto de Cedencia, YP - El punto de cedencia es la resistencia inicial al flujo debida a las fuerzas electroquímicas entre las partículas. Estas fuerzas son causadas por las cargas localizadas en la superficie de las partículas dispersas en la fase fluida. El punto de cedencia depende de:

•Las propiedades superficiales de los sólidos en el lodo.•La concentración volumétrica de los sólidos.•El ambiente iónico del líquido que rodea a los sólidos.

El YP se puede controlar por medio de un tratamiento químico adecuado. •Las cargas positivas en las partículas se pueden neutralizar por la adsorción de grandes iones negativos. Estos pueden ser aportados por productos químicos como: taninos, lignitos, lignosulfonatos, etc. •En caso de contaminación de iones como calcio o magnesio, estos se pueden remover como precipitados insolubles. •La dilución con agua también puede reducir el YP. Sin embargo, si la concentración de sólidos es demasiado elevada no va a ser efectiva.


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IPM 14

Medición de la Reología

Las propiedades reológicas de los fluidos de perforción se determinan en equipos como el mostrado aquí, llamado Reómetro o Viscosímetro Rotacional

láminas paralelas infinitas


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IPM 15

Reometro (Viscosímetro Rotacional)

•Esfuerzo de Cortante = f (Lectura observada)•Velocidad de cizallamiento = f (RPM de la cubierta)•Esfuerzo de Cortante = f (Velocidad de Cizallamiento)

)(f γτ =CILINDRO

Cubierta

fluido

(GAMMA), la velocidad de cizallamientode

(TAU), el esfuerzo cortante, depende del valorγ

τ


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IPM 16

Viscosímetro Rotacional• La plomada y el cilindro están dispuestos de tal forma que

cuando las RPM vistas en la escala, al ser multiplicadas por una constante (1.7) tienen unidades de segundos recíprocos.

• La lectura observada x 1.0678 = (lb/100ft2) ö multiplicado por 5.11 ( 1.0678 x 4.79 ) lo convierte a dinas/cm2

PoiseSeccm

DinasTiene unidades deLectura x

⇒− 12 xRPM de la Camisa x 1.7

1.0678 x 4.79


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IPM 17

RPM seg-1

3 5.116 10.22

100 170200 340300 511600 1022

RPM x 1.703 = seg-1

Reómetro – Caso base


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IPM 18

Velocidades de Cizallamiento típicas en un Pozo

Loclización Velocidad de Cizallamiento (sec-1)

Tub. de Perf. 100-500Lastra barrena 700-3000Toberas de la barrena 10,000 – 100,000Eapacio Anular 10 - 500Presas de Lodo 1 - 5


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IPM 19

De Regreso al Modelo Plástico de Bingham


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IPM 20

PV =Pendiente, YP = Intersección

cpUnidadesPVPendiente

xx

xxPendiente

sCentipoiseenPoisedeunidadestendráesta

xPendiente

=−==

−=

−−=

∴

−−=

300600

1003300

300600

1007.111.5

300600300600

7.111.5

300600300600

φφ

φφ

φφ

φφ

PENDIENTE INTERSEPTO

2100

3000

0300

1007.111.5

03000300

pielbf

Unidades

PVYpYp

PV

xxPendiente

=

−=∴=

−=−−

=

φφ

φφ

φφ


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IPM 21

Limitaciones del Modelo Plástico de BinghamLos fluidos de perforación típicos tienen valores más bajos a velocidades de cizallamiento bajas. Por lo tanto, el modelo plástico de Bingham no funciona para predecir la reología del lodo en el espacio anular por ejemplo.


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IPM 22

Otros Parámetros que se Miden con el Viscosímetro Fann VG

LSRYP: Low Shear Rate YP

Punto de cedencia a baja velocidad de cizallamiento – Medida de la viscosidad del lodo a baja velocidad de cizallamiento. Mide la capacidad del lodo para transportar recortes en el espacio anular. Mientras más grandes sean los recortes más elevado será el valor LSRYP requerido. Se calcula con la expresión:

6)23( φφ −= xLSRYP

Como una regla práctica el LSRYP debe estar cerca al diámetro del pozo en pulgadas.


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IPM 23

Fuerza de Gel – Fuerzas de Gel de 10 seg y 10 minutos indican las fuerzas de atracción desarrolladas en el fluido cuando se encuentra bajo condiciones estáticas durante dichos intervalos de tiempo. Los valores excesivos son una indicación de que hay una alta concentración de sólidos. La gráfica muestra los tipos de fuerza de gel.



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IPM 24

Viscosidad Efectiva = N

Ne

φµ

300=

Viscosidad aparente = 2600

600

600300 φφµ ==a

Se usa para encontrar la viscosidad real a unas RPM dadas.

Es un indicador de que individualmente o en forma simultáneael YP y la PV están incrementando



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IPM 25

Ejemplo de cálculo

• Dadas las lecturas del Viscosímetro Fann V – G de:64 @ 600 RPM40 @ 300 RPM

Calcular la PV, el YP y la Viscosidad Aparente a 600 y la viscosidad efectiva a 300 RPM

PV = 600 - 300 = 64 – 40 = 24

YP = 300 – PV = 40 – 24 = 16

Visc. Ap.@ 600 = 300 x lectura@ 600/rpm= 300x64/600 = 32

Visc. Efect.@ 300 = 300 x lectura@300/300 = 40

φ φφ


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IPM 26

Otros Modelos de ReologíaOtros Modelos de Reología

Newtoniano

Modelo de la Ley de Potencia

Modelo de la Ley de Potencia – Se utiliza para simular el comportamiento de fluidos de perforación basados en polímeros que no tienen un esfuerzo de cedencia. (por ejemplo las salmueras transparentes viscosificadas). La ecuación general para este modelo es: nKγτ =K es el índice de consistencia, “n” es el índice de comportamiento de flujo. 0 < n < 1.0 Tanto K como n son particulares para cada fluido.

velocidad de cizallamiento

Esf

uerz

o C

orta

nte


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IPM 27

nKγτ =“n” se puede obtener de :

300600

log32.3φφ

=n

y sus unidades son adimensionales.

“K” se puede obtener de : nK511

300*511 φ=

y sus unidades están en centipoise.



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IPM 28

Modelo de la Ley de Potencia Modificado = Modelo Herschel-Bulkley

Modelo usado para simular el comportamiento de la mayoría de los fluidos de perforación. Toma en cuenta el esfuerzo de cedencia para iniciar el flujo, que tiene la mayoría de los fluidos.


Esfuerzo Cortante

Newtoniano

Modelo de Ley de Potencia Modificado

ny Kγττ +=



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IPM 29

ny Kγττ +=

Los valores para “K” y “n” se obtienen en la misma forma que para el modelo de la ley de potencia para flujo en tubería; sin embargo varían ligeramente para flujo anular. Esto se va a mostrar posteriormente.



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IPM 30

• Área de la lámina superior = 20 cm2

• Distancia entre láminas = 1 cm

• Fuerza requerida para mover la lámina superior a 10 cm/s= 100 dynes.

• ¿Cuál es la viscosidad del fluido?

Ejercicio para Fluido Newtoniano

( Ejercicio 4.16 del Libro de texto Applied Drilling Engineering)


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IPM 31

poise 5.05.0105

2 =−

==cm

sdina

1-

2

seg 10/1 dinas/cm 20/100

//

Corte de Velocidadtanc esfuerzo

===LVAFteor

µ

cp 50=µ

SOLUCIÓN AL EJERCICIO 4.16


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IPM 32

•Fluido Plástico Bingham•Área de la lámina superior= 20 cm2

•Distancia entre las láminas= 1 cm

• 1. Fuerza Min. Para hacer mover la lámina = 200 dinas

• 2. Fuerza para mover la lámina a 10 cm/s = 400 dinas

• Calcular el Punto de Cedencia y la Viscosidad Plástica

Ejercicio para Fluido Plástico Bingham

( Ejercicio 4.17 del libro de texto ADE )


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IPM 33

• Punto de cedencia:

22 1020

200cm

dinascmdinas

AFy

y ===τ

22 79.4p100

lbf1 ero

cmdinas

iep =

79.4

10y ==∴τ 2plbf/10009.2 ie

SOLUCIÓN AL EJECICIO 4.17


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IPM 34

SOLUCIÓN AL EJERCICIO 4.17

cp 100 .e.i p =µ

poise 1110

10202 =−

=−

=∴cm

sdinapµ

+=

cm 1cm/s 10

cm 20dinas 200

cm 20dinas 400

22 pµ

• Viscosidad plástica, pµ

γµττ py +=

por dado está


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IPM 35


• Distancia entre láminas = 1 cm• Fuerza sobre la lámina superior = 50 dinas si v = 4 cm/s• Fuerza sobre la lámina superior = 100 dinas si v = 10 cm/s

• Calcular el índice de consistencia (K) y • el índice de comportamiento de flujo (n)

Ejercicio para Fluido de Ley de Potencia

( Ejercicio 4.18 del libro de texto ADE)


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IPM 36

Solución para el Ejemplo 4.18

• v = 4 cm/s

( )n

n

n

K

K

K

45.2

14

2050

44

=

=

=⋅

γτ


• Distancia entre láminas = 1 cm• Fuerza sobre la lámina superior

= 50 dinas si V = 4 cm/s

(i)


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IPM 37

Solución al Ejemplo 4.18

• v = 10 cm/s

( )n

n

n1010

10K5

110

K20

100

K

=

=

γ=τ⋅ • Área de la lámina superior = 20 cm2

• Distancia entre láminas = 1 cm• Fuerza sobre la lámina superior

= 100 dinas , si V = 10 cm/s

(ii)


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IPM 38

Solución al Ejemplo 4.18

• Despejando K y sustituyendo en ii encontramos que n es :

5.2 log 2 log

45.2

:.... n

n

Kide

=

=

7565.0n =

( )nK 45.2 = (i)

(ii)( )nK 105 =


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IPM 39

Ejemplo de Solución 4.18

• De la Ecuación (ii):

poise eq. 8760.010

510

5K 7565.0n ===∴

cp. eq. 6.87K =

( )nK 105 = (ii)

L Br


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IPM 40

Tipos de FlujoTipos de Flujo

Reología – Flujo de Tapón

Perfil de Velocidad ( Movimiento en flujo de tapón)La velocidad es igual en el centro y en la pared.


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IPM 41


Reología – Flujo Laminar

Perfil de Velocidad ( Movimiento deslizante )La velocidad es máxima en el centro


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IPM 42


Reología – Flujo Turbulento

Perfil de Velocidad ( Movimiento en remolinos, pero un perfil plano)Velocidad promedio de partículas es uniforme (no cerca de la pared).


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IPM 43

¿Flujo Turbulento o Laminar?¿Flujo Turbulento o Laminar?

Reología – Velocidad Crítica

Flujo Turbulento

Flujo Laminar

Velocidad crítica

Punto de transición


Esf

uer

zo d

e co

rtan

te


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IPM 44

¿Flujo Turbulento o Laminar?¿Flujo Turbulento o Laminar?

Reología – Número de Reynolds• El número de Reynolds toma en consideración los

factores básicos del flujo en la tubería:• La tubería, el diámetro, la velocidad promedio, la

densidad del fluido y la viscosidad del fluido. • Re = Velocidad x diam del tubo / diámetro del espacio

anular x densidad / viscosidad efectiva del fluido• Laminar < 2100 - Transición - 3000 < Turbulento

El régimen de flujo particular de un fluido de perforación durante la perforación puede tener un efecto importante en parámetros talescomo pérdidas de presión, limpieza del fondo y estabilidad del pozo.


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IPM 45

Hidráulica del Equipo de Perforación

• Contenido:

• Objetivos

• Introducción a la hidráulica del equipo de perforación

• Cálculos hidráulicos

• Optimización de los aspectos hidráulicos


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IPM 46

Objetivos

Al final de este Módulo USTED va podrá entender:

1. El sistema de circulación

2. Ejemplos de cálculos

3. La optimización de la hidráulica de perforación


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IPM 47

• Sistema de Circulación:

Hidráulica de la Perforación

Bomba de lodos

Tubería de Perforación

Espacio Anular

BarrenaBarrena

Agujero Abierto

Tubería de Revestimiento & cemento

presa


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IPM 48

Presiones en el Sistema Circulante

P6

Pdp

PSuperf

Pdc

Pbarrena

Padp

Padc

PBomba


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IPM 49

Las caídas de presión en el sistema son

PBomba = PSuperf + Pdp + Pdc + Pde barrena +Padp + Padc

Pérdidas de Presión

Reacomodando

PBomba = Pbarrena+(PSuperf. + Pdp + Pdc +Padp + Padc )

Todas las pérdidas de presión que están del lado derecho de la pérdida de la barrena con frecuencia se llaman las pérdidas «Parásitas »

PT = Pbit +Pc


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IPM 50

Cálculo de las Pérdidas de Presión

• Pérdidas de Superficie• Pérdidas en la Sarta – Modelo Plástica de Bingham• Pérdidas en la Sarta – Modelo de la Ley de Potencia• Caída de Presión a través de la Barrena


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IPM 51

Pérdidas de presión en los Equipos de Superficie

En la práctica, únicamente hay sólo cuatro tipos de Equipos de Superficie. Cada tipo se caracteriza por las dimensiones del “stand pipe”, la kelly, la manguera rotaria y la unión giratoria. La tabla que sigue resume los cuatro tipos de Equipo de Superficie y su equivalencia en longitud con una tubería de 3.826 pulgadas de ID.


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IPM 52

• Pérdidas en Superficie• Pérdidas de Sarta con el modelo Plástico de Bingham• Pérdidas de Sarta de Ley de Potencia• Caída de Presión a través de la Barrena



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IPM 53

A. Flujo en la Tubería

Determine la velocidad promedio y la velocidad crítica ( y Vc):

min/.....5.242 pie

DQ

V =

min/....2.89797 22

pieD

YPDPVPVVc

ρρ++

=

Modelo Plástico de Bingham (Tubería)

V


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IPM 54

Si V < Vc, el flujo es laminar; utilice

psiD

YPLDVL

P ..225

*1500 2 +=

µ

Si V > Vc, el flujo es turbulento; utilice

psiv

P ..d*8624

LQ d*1800

L 4.75

0.251.7575.0

1.25

0.2575.175.0 µρµρ==

Modelo Plástico de Bingham (Tubería)


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IPM 55

B. Flujo Anular

min/....)(2.69797 22

pieD

YPDPVPVVc

e

e

ρρ++

=

min/.....5.24

22 pieODDQ

Vh −

=

donde: De = Dh - OD

Determine la velocidad promedio y la velocidad crítica ( y Vc):

Modelo Plástico de Bingham (Espacio Anular)

V


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IPM 56

Si V > Vc, el flujo es turbulento; utilice

Si V < Vc, el flujo es laminar; utilice

)(200)(

)(1000 122

12 ddYPL

ddVL

P−

+−

=µ

( )psi

vP ..

dd*1396L 1.25

12

0.2575.175.0

−=

µρ

Modelo Plástico de Bingham (Espacio Anular)


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IPM 57

• Pérdidas en Superficie• Pérdidas de Sarta Plástica de Bingham• Pérdidas de Sarta con la Ley de Potencia Modificado• Caída de presión a través de la Barrena



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IPM 58

El modelo de la Ley de Potencia Modificado o Modelo de Herschel-Bulkley es el modelo matemático que describe mejor el comportamiento de los fluidos de perforación.

Pérdidas de Sarta con la Ley de Potencia Modificado


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IPM 59

Factor de fricción de Fanning

Pérdidas de Presión dentro de la Tubería


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IPM 60

D = Diámetro interno del tubo (pulgadas)

Pérdida de Presión dentro de la Tubería


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IPM 61

Pérdidas de Presión en el Espacio Anular


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IPM 62

Pérdidas de Presión en el Espacio Anular


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IPM 63

• Cuando se calculan las pérdidas de presión utilizando el modelo de la Ley de Potencia modificado, la siguiente secuencia se debe usar para cada uno de los intervalos de tubería y de espacio anular, utilizando las ecuaciones para el tubo y el espacio anular de manera correspondiente:1. Derive las lecturas θ600 y θ300 de PV & YP.2. Derive la lectura θ100 de las lecturas θ600 y θ300.3. Encuentre los parámetros n y k4. Obtenga la velocidad global promedio5. Encuentre la viscosidad efectiva ( µe )6. Encuentre el número de Reynolds. ( Nre )7. Obtenga el factor de fricción de Fanning.8. Calcule la pérdida de fricción para la sección especificada.

Cálculos Hidráulicos


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IPM 64

• Pérdidas de Superficie• Pérdidas de Sarta Plástica de Bingham• Caída de Presión a través de la Barrena



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IPM 65

• Pérdida de Presión a través de las Toberas de la Barrena;

∆Pb , Pérdida de presión en la barrena en psiQ , Velocidad de bombeo en gpmNn , Diámetro de toberas en 1/32 de pulgadaρ , densidad de lodo en ppg

2

2

24.104

)lg(min

=

tb xA

QP

puTFAdeosterEn

ρ

2

223

22

21 ....

51.12

)"32/1(min

+++=

nb NNNN

QP

avosToberasdeostérEn

ρ

Cálculo de la hidráulica en la Barrena

∆

∆


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IPM 66

• Velocidad de chorro o tobera.

2

3.418

nDQ

VnΣ

=

• donde: • Vn , velocidad en la tobera en pies/seg• Q, velocidad de bombeo en gpm• .Σ Dn

2, suma de los diámetros de la tobera

al cuadrado en 1/32 de pulgada.

ρb

n

PV

∆= 4.33

•Nota: Aunque se puede correr más de un tamaño de tobera en una barrena, la velocidad de tobera va a ser la misma para todas la toberas:

Otra ecuación para la velocidad de las toberas es:

nVQ

A 32.0=

El área de flujo total se puede obtener de :

Cálculo de la hidráulica en la Barrena


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IPM 67

121/4 ” pozo = 9000 pies

13 3/8” a = 7980 pies 72# P110

Q = 500 gpm

Peso de Lodo = 17.5 lb/gal

PV = 40

YP = 30

3 RPM lectura = 8

Tubería de Perforación = 5” ( 4.276 ” ID )

Collares de perforación = 8” ( 3” ID ) , 350 pies

Presión de bombeo máxima = 3500 psi

Equipo de Superficie Caso 3.

Calcule: 1. Las pérdidas de presión totales 2. Perd de P. en la barrena

3. Tamaños de tobera 4. ECD

USE AMBOS MODELOS EL DE BINGHAM Y EL DE LEY DE POTENCIA MODIFICADO

Cálculos Hidráulicos Ejercicio # 1


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IPM 68

En general, los aspectos hidráulicos de la barrena se optimizan para mejorar la velocidad de perforación; sin embargo, hay muchos factores que afectan la velocidad de perforación:

• Tamaño de la barrena• Tipo de la barrena• Características de la barrena• Tipo y resistencia de la formación• Aspectos hidráulicos de la barrena

El objetivo de la optimización hidráulica es obtener un buen equilibrio en controlar las presiones en el pozo, el gasto o tasa de bombeo, la limpieza del pozo, la presión de bombeo, ECD y la caída depresión a través de la barrena.

La presión y la velocidad de circulación máximas son restricciones limitadas ligadas a las capacidades del equipo de perforación.



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IPM 69

Cálculos Hidráulicos Ejercicio # 2

Si la profundidad total de la sección de pozo de 12 ¼” está a 14,000 pies, y el objetivo era perforar toda la sección con una barrena, ¿qué tamaño de toberas escogería? (suponga que la tasa de bombeo y la reología del lodo permanecen constantes).


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IPM 70

En general la meta es usar del 50% al 65 % de la presión de circulación máxima permisible en la barrena.

• Se considera que el sistema está optimizado para fuerza de impacto cuando la pérdida de presión en la barrena se aproxima al 50 %

• Se considera que el sistema está optimizado para potencia hidráulica cuando la pérdida de presión en la barrena se aproxima a 65 %.



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IPM 71

La siguiente gráfica tomada del manual de MIDF ilustra la diferencia entre optimizar para potencia hidráulica y para fuerza de impacto.



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IPM 72

Cálculos de Presión Ejercicio # 3

¿Cuál es el porcentaje de caída de presión a través de la barrena en los ejercicios 1 y 2?

Si el ejercicio # 2 fuera continuado, cuál sería la presión de bombeo al perforar a 9000 pies ? ¿Qué podría usted hacer para aprovechar esta situación?


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IPM 73

• Potencia Hidráulica; • HHP en la barrena = (∆Pb Q ) / 1714

• Donde; • HHP , potencia hidráulica,• .∆Pb , pérdida de presión en la barrena en psi,• Q , gasto o caudal de la bomba en gpm.

• HHP en la bomba = (∆Pt Q) / 1714• Donde;

• HHP , potencia hidráulica, • ∆Pt , pérdida de presión total en psi ( SPP),• Q , gasto o caudal de la bomba en gpm.



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IPM 74

Potencia hidráulica por pulgada cuadrada de área de la barrena ( HSI )

Hay un término que se usa en la hidráulica de perforación para tener una mejor idea de la magnitud de la potencia hidráulica. A este término se le llama potencia hidráulica por pulgada cuadrada de área de cara de la barrena (H.S.I, por sus siglas en inglés) y básicamente se obtiene al dividir la potencia hidráulica entre el área del diámetro del pozo que está perforando la barrena.

H.S.I = HHP disponible en la barrena/área de la cara de la barrena



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Calcule la Potencia Total, la Potencia en la Barrena y el H.S.I.para el Ejercicio1, 2 y la segunda pregunta del ejercicio 3.


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• Fuerza de Impacto del Chorro; • La fuerza que ejerce el fluido al salir por debajo de

la barrena,• Se expresa como:

1930

ρni

QVF =

Donde:Fi , la fuerza del impacto de chorro en librasQ, gasto o tasa de bombeo en gpm,Vn , velocidad del chorro en las toberas en pies/segρ , densidad de lodo en ppg

Cálculos de la hidráulica en la Barrena


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Calcule la fuerza de impacto de chorro para los ejercicios 1, 2 y la segunda pregunta del ejercicio 3.


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Realice el ejercicio 1 utilizando “drilling office” de tal manera que:

•Se realicen dos corridas de barrena.•Cada corrida de barrena se optimice para H.S.I.

¿Cuáles son las configuraciones de tobera en cada corrida y a qué profundidad se debe realizar el viaje para cambiar las toberas?


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Fin del Módulo

20 mecánica de fluidos e hidráulica de perforación

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