Perforación: Pistoneo y achicamiento

HIDRÃ ULICA DE POZOS
Asignatura:
PERFORACIÃ N
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA DE PETROLEOS
NEIVA
2001
HIDRAULICA DE POZOS
EJERCICIO No. 1
En el pozo PASOS SEGUNDO, se está perforando con broca de 8½; el CSG de 9 5/8 x 8.766, 435#,
quedó a 1200´; actualmente se tiene una profundidad de 8800´ y se está usando 420´ de DC de 6 ½
x 2 7/8 con 150#, 360´ de HW de 5”x 2.996” con 50# y DP de 4´ x 3.66´ con 15#; se trabaja con un
arreglo de superficie 4, WOB = 25000, RPM =120 y 120 SPM; utilizando broca compacta de 4 boquillas (12,
12, 13, 13)/32”. Las lecturas del viscosÃ−metro FAN-35A indica: 58, 42, 30, 24, 12, 10; Densidad lodo =
10.2 LPG; se tienen 3 tanques estándar llenos el 70% y se está usando una bomba trÃ−plex de 6” x 12”
con eficiencia del 91%. ¿Si la presión máxima de la bomba es 3000 Psi es posible trabajar con estas
condiciones?.
Para la solución es necesario determinar la presión de la bomba a estas condiciones, asÃ−:
Pp = Ps + Pi + Pa + Pb
Donde: Pp presión de la bomba
Ps presión de superficie
Pi pérdidas de presión internas
Pa pérdidas de presión anulares
Pb presión en la broca
• Determinación del modelo:
Modelo plástico de Bingham R2 = 0,966 *
Modelo de Ley de Potencia R2 = 0,965
• Cálculo del caudal:
1
Volumen Bomba Vp = 0,0009714 * D2 * L * n
Vp = 0,0009714 * (62) * 12/12 * 0,91 = 0,09546 BB / STK
Caudal Q = Vp * RPM
Q = 0,09546 BB / STK * 120 STK = 481,118 GPM
• Viscosidad plástica
VP =θ600 - θ300
VP = 58 - 42 = 16 cp
• Yield Point
YP = θ300 - VP
YP= 42 - 16 = 26 lb/100 ft
• Presión de superficie
Ps = E * p0.8 * Q1.8 * VP0.2 Arreglo 4: E = 4,2 * 10-5
Ps = 4,2 *10-5 * (10.20.8) * (481.1181.8) * (16 0.2) = 31,55 Psi
• CaÃ−da de presión en la broca
Pb = 156,5 * Q * p / ( J12 + J22 + ... + Jn2 )2
Pb = 156,5 * (481,118) * (10,2) / ( 122 + 122 + 132 + 132 )2
Pb = 942,9 Psi
• CaÃ−das de Presión interna y anular:
LONGITUD
VELOCIDAD
V crÃ−tica
SECCIÃ N
1
2
3
4
5
6
7
Î
( Ft )
(Ft/min)
(Ft/min)
7120
879,944
486,988
360
1343,530
497,805
420
1426,073
499,541
420
392,913
469,126
360
249,468
431,531
5920
209,563
420,907
1200
153,800
413,612
Presión Interna = 940,601 + 131,319 + 176,775 = 1248,695 Psi
FLUJO
P (Psi)
TURBUL
TURBUL
TURBUL
LAMINAR
LAMINAR
LAMINAR
LAMINAR
940,601
131,319
176,775
35,653
10,662
111,579
13,620
ΠPresión Anular = 35, 653 + 10,662 + 111,579 + 13,620 = 171,514 Psi
• Î Presión en la Bomba
2
Pp = 942,9 + 31,55 + 1248,695 + 171,514 = 2394,659 Psi
Con el cálculo anterior es posible deducir que se puede trabajar con la bomba sin problemas ya que esta
puede resistir estas presiones.
EJERCICIO 2
Voy a perforar el pozo PICI-1 con brocas de 12 1/4” y 8 1/2” el csg de 9 5/8 x 8.976” x 43.5# queda @ 3800`;
se perforó actualmente @ 8800` usando 420`μ D.VC. de 6 1/2”x2 1/2” de 176 #; 480` de Hw S”r3”, SO# y
DP 3 1/2 x 2.992,13# se trabajó con WOB = 20.000, RPM = 90, RP = 8 PPH y SPm = 120, usando broca
compacta de 4 boquillas (10, 2(11), 12)/32”. Las lecturas del viscometro FAM -35ª indica: 3.8, 18, 30, 42,
54 Æ =10.1 Lpg, banda triplex 16”x12) n= 91%, 3 tanques estándar llenos el 70%.
• Cual es la presión en la bomba y podemos trabajar en esas condiciones.
• Si ocurre perdidas de circulación @ 8000; cuando se excede en 240 psi la presión de formación (Ph>0.1
lbgPf); perforando en las condiciones actuales puede ocurrir.
• Halle las nuevas boquillas si el objetivo es mantener el modelo y ha excedido la presión de trabajo.
WOB = 20.000 lb.
RPM = 90
RP = 8 ft/h.
STK - Spm = 120
Boquilla = (10, 11, 11, 13)
γ = 10.1
Bomba triplex = 6`x 12” n = 91%
Tanques = 3 estándar.
ReologÃ−a = (54, 42, 30, 18, 8, 3)
VP = 12
VP = 30
Q = 481.1 GPM
Arreglo 3.
E = 4.53 x 10-5
Psp = 4.53 x 10-5 (10.1)9.8 (481.1)1.8 (12)0.2 = 318 psj
Qpunp = 0.0009714 (6)2x12/12x0.91x120x3x42 = 481.1 GPM
yP = θ300 - VP â
30
3
Modelo a usar â
r2 = 0.924 Binghan
R2 0.956 Ley Potencia.
Ley Potencia
Sec
L
V
1
2
3
7900
480
420
21.92
21.80
31.40
n/K
μ
Nre
34.25
15729.7
34.428
24.292
Tipo
flujo
T
15607.87
26545.59
43.983
67.036
86.445
94.989
Fc
P
se
3.390x10-3 1689.23
703.59
T
3.398x10-3 101.22
T
2.878x10-3 186.638
697.91
1205.99
2483.95
T
9.662-3
33.991
471.09
1790.24
1561.84
1367.12
T
T
T
0.0134
0.0153
0.0175
12.416
52.772
39.352
170.91
94.218
75.553
0.362
4
420
6.5
0.573
22.39
6.019
5
480
4.159
6
4100 3.271
7
3800 2.873
Pbit
Arco
Vbit
1548.9
0.372
414.069
• Psist = Ppunp = Pi + Pa + Pbit
= 1918 + 138.531 + 1548.9 = 3605.431 psi.
Pmax punpp = 3000 psi no puede trabajar porque el sistema requiere 600 psi +
• Si ocurre perdida de circulación @ 8000` cuando se excede en 240 psi la presión formación (Ph > 0.1
lbg pf) perforando en las condiciones actuales puede ocurrir.
Ph = 0.052 Æ h Ï lodo=10.1 -0.1=10
= 0.052(10.1)(8000)=4201. psi
Ph = 0.052 (10)(8000)=4160 psi
Ppc = Pf c 8000 + Pexede pf
=4160 +240 = 4400 psi
***Psup = =8800 - hzc- hHW
=7900 para llegar a 8000 son 100ft Pc=Hw
Psup = = 2.586 psi
= 2.586 +52.772 + 39.352
= 94.71
Pcequi = Ph+
4
=4201.6 + 9471
=4296.31 psi
4296.31(Pceq) <4400(Ppc) no hay problema
• Hallar nuevas boquillas si el objetivo es mantener el modelo y no exceda Ptrabajoo
HHP =
HHP =
Q
Area=
2.96
J1=12
J2=12
J3=12
J4=12
2) Pf
Pf= 0.052 (10).8000=4160
Ppc=Pf+240=4400 psi
Psup = ==2.586
2.86 + 52.772 + 34352
= 94.878
Pce=Ph+
=4201.6 + 94.878 =4296.31 psi
Si la presión hidrostática es mayor que la calculada anteriormente, ocurrirá la pérdida de fluido hacia la
deformación.
(6 1/2 x 2 7/8 - 420`)
(5” x 2.962” - 480`)
8 1/2
(4 x 3.66 )
5
1200`
(9 5/8 X 8.766 )
3
2
4
5
6
1
7
7900 ´
7
1
6
5
4
2
3
(9 5/8) X 8.976, 43.5#)
3800`
(3 1/2 x 2.992,13#)
8 1/2
(5” x 3” x 50#) 480`
(6 1/2 x 2 1/2, 176#) 420`
0.65 para max HHP
0.42 para max -impacto H
0.59 para HHP
6