04 limpieza de hoyo

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

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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Limpieza de Hoyo

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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Limpieza de Hoyo

Resultados

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Limpieza de Hoyo

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

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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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