HIDRà ULICA DE POZOS Asignatura: PERFORACIà 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 SECCIà 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 Î Presión 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