analisis de la experiencia adquirida

ANALISIS DE
LA
EXPERIENCIA
ADQUIRIDA
96
ANALISIS DE LA EXPERIENCIA ADQUIRIDA
Cálculo de Volumen Circulante
 Profundidad: 12,500 pies
 TP: Di = 4.778 plg., De = 5 ½
plg.
 Barrena: Di = 3 plg., De = 8 plg.
1. Volúmenes del pozo
Tres secciones anulares
 Sección 1: Tubería de perforación en el revestimiento
 Sección 2: Tubería de perforación en el pozo abierto
 Sección 3: Barrena en el pozo abierto
 Capacidad Sección 1:
 Capacidad Sección 2:
 Capacidad Sección 3:
Volumen = Capacidad * altura
 Volumen sección 1= ( 0.011043 barril/pie )( 4200 pies ) = 463.806 barriles (159 lt)
 Volumen sección 2= ( 0.06771 barril/pie )( 7600 pies ) = 514.596 barriles (159 lt)
 Volumen sección 3= ( 0.03495 barril/pie )( 700 pies ) = 24.465 barriles (159 lt)
97
98
Figura 35.Simulación del pozo 1.
99
Volumen en el espacio anular= vol. Secc. 1+ vol. Secc. 2+ vol. Secc. 3
Volumen en el espacio anular= 1002.867 barriles (159 lt)
2. Volumen interior de la sarta:
 Tubería de perforación:
 Barrena :
Volumen interior sarta = Vol. de la tubería de perforación + vol. barrena
Volumen interior sarta = 271.597 barriles (159 lt)
3. Volumen en Presas (Rectangulares)
NOTA: los niveles se mantuvieron a 4 m de altura.
Volumen 3 tanques = 3 (9m * 3m *4m) = 324 m3
Volumen total de presas = 2037.735 barriles
4. Stan-pipe:
D= 8 plg. r = 4 plg. L=60 m
A= 50.2656 plg2
100
Figura 36.Simulación de los tanques de lodo del pozo 1.
101
Vol. = 50.2656 plg2
Volumen circulante = Vol. Pozo + Vol. Sarta + Vol. Tanques + Vol. Tuberías
Volumen circulante = 3312.199013 barriles
102
Análisis de Motobomba
Bomba Triplex con cilindro de 6 pulgadas de diámetro y carrera de 12 pulgadas,
(6X12). Suponemos eficiencia 90 % y con un caudal de 4000 lt/min.
 Desplazamiento = 0.105 barril/embolada.


 El tiempo necesario de recorrido del lodo, desde el fondo a la superficie
(anularmente)
 El tiempo necesario de recorrido del lodo de todo el sistema

 Gradiente del lodo = (0.052)(ρ lodo) = (0.052)( 11.682 lb/gal)= 0.607464 psi/pie
 Presión hidrostática = 0.052 (ρ lodo) (Profundidad) = 0.052(11.682 lb/gal)(12500
pies) = 7593.3 psi
103
Figura 37.Bomba Triplex de lodo del pozo 1.
104
Análisis energético
Dentro del área de trabajo se requiere de una gran cantidad de energía para poder
operar todos los equipos, además también se requiere para cubrir todas las necesidades de
una vivienda (luz, computadoras, estufas eléctricas, hornos de microondas, regadera
eléctrica, aires acondicionados, refrigeradores, etc.). Todas las unidades de perforación se
encuentran aisladas de las ciudades, por lo cual es muy difícil tomar energía eléctrica de la
urbe, es por ello que la energía se toma de 3 grandes “motogeneradores de diesel” con las
siguientes características.
 Modelo G3516 de 1825 KW de potencia.
 Monofásico o trifásico
 Frecuencia de 60 Hz
 Voltaje de 4140
 Amperaje de 316
 Factor de potencia 0.8
 16 cilindros
 Encendido eléctrico
 1800 RPM
105
Figura 38. Motogeneradores del pozo 1
106
.
Figura 39.Motogenerador 1 del pozo 1
107
15.768 MJ diarios produce un motogenerador
Existen 3 motogeneradores, pero únicamente se operan 2 simultáneamente, por lo tanto la
energía total gastada diariamente es de:
31.563 MJ por día
108
Balance de Energía Mecánica
Dentro de este sistema tan complejo, existen una serie de cambios de velocidad, debido al
cambio de diámetros y de materiales donde fluir; es por ello que este balance se dividió en
6 balances diferentes y al final serán sumados para obtener un resultado total.
 A a B, Stan-Pipe
 B a C, Tubería de Perforación
 C a D, Barrena
 D a E, Espacio anular entre barrena exterior y tierra
 E a F, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y tierra
 F a G, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y concreto
I.- A a B, Stan-Pipe, suponemos pérdida de carga del 20%
Acero comercial, Ɛ=0.00085 pie
Di= 8 plg., r= 4 plg., L= 70 m
109
Figura 40. Profundidades del pozo 1
Fuente: Schlumberger (1999)
110
1
H A (g / gc ) 
2
3
1
2
5
V A2
V2
 PA A   PdV  W0  H B ( g / g c )  B  PB B   fr   ex   cont
2g c
2g c
Simplificaciones de la ecuación:
1- Velocidad Constante
2.- PAνA=PB νB dado que es un líquido incompresible.
3.- No hay cambio de volumen por ser líquido
4.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.
Por lo tanto, nos queda que:
H A ( g / g c )  W0  H B ( g / g c )   fr
Dónde:
W0  ( H B  H A ) 
VB2
2g
 L

 f  D   K
  

Para determinar el número de Reynolds es necesario saber la viscosidad Cinemática o
aparente del lodo, la cual fue determinada en el laboratorio y su valor fue de 31 Cp.
111
Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y
leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:
ƒ= 0.028
II.- B a C, Tubería de Perforación, suponemos perdida de carga del 20%
Acero comercial, Ɛ=0.00085 pie
De= 5 1/2 plg., Di= 4.778 plg., r=2.389 plg., L= 11800 pies =3596.64 m
1
H B (g / gc ) 
2
1
3
V2
VB2
 PB B   PdV  W0  H C ( g / g c )  C  PC C   fr   ex   cont
2g c
2g c
112
Simplificaciones de la ecuación:
1.- PBνB=PCνC dado que es un líquido incompresible.
2.- No hay cambio de volumen por ser líquido
3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.
Por lo tanto, nos queda que:
H B (g / gc ) 
V2
VB2
 W0  H C ( g / g c )  C   fr
2g
2g
Dónde:
W0  ( H C  H B ) 
VB2 VC2 VC2   L 



f    K

2g 2g 2g   D 

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y
leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:
ƒ= 0.029
113
III.- C a D, Barrena, suponemos perdida de carga del 20%
Acero comercial, Ɛ=0.00085 pie
De= 8 plg., Di= 3 plg., r=1.5 plg., L= 700 pies
1
H C (g / gc ) 
2
1
3
VC2
V2
 PC C   PdV  W0  H D ( g / g c )  D  PD D   fr   ex   cont
2g c
2g c
Simplificaciones de la ecuación:
1.- PCνC=PDνD dado que es un líquido incompresible.
2.- No hay cambio de volumen por ser líquido
3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.
Por lo tanto, nos queda que:
H C (g / gc ) 
VC2
V2
 W0  H D ( g / g c )  D   fr
2g
2g
114
Dónde:
VC2 VD2 VD2   L 

W0  ( H D  H C ) 


f    K

2g 2g 2g   D 

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y
leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:
ƒ= 0.029
IV.- D a E, Espacio anular entre barrena exterior y tierra, suponemos perdida de carga del
10% y agujero cilíndrico perfecto.
De= 10 plg., Di= 8 plg., L= 700 pies
Tierra, Ɛ=5.91 mm
115
No me fue posible encontrar la rugosidad absoluta de la tierra, por tal motivo acudí
a una regresión lineal, entre la rugosidad de Minning y la rugosidad absoluta,
tomando como referencia Acero remachado.
n (Rugosidad Minning) Ɛ(Rugosidad absoluta) mm
Acero remachado
0.019
0.9
Tierra natural
0.125
X
Debemos calcular las velocidades del ánulo, el cual no tiene un diámetro definido, por ello
haremos uso de un diámetro equivalente (aproximadamente).
B
A
116
1
H D (g / gc ) 
2
1
3
VD2
V2
 PD D   PdV  W0  H E ( g / g c )  E  PE E   fr   ex   cont
2g c
2g c
Simplificaciones de la ecuación:
1.- PDνD=PEνE dado que es un líquido incompresible.
2.- No hay cambio de volumen por ser líquido
3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.
Por lo tanto, nos queda que:
H D (g / gc ) 
VD2
V2
 W0  H E ( g / g c )  E   fr
2g
2g
Dónde:
W0  ( H E  H D ) 
VD2 VE2 VE2   L 



f    K

2g 2g 2g   D 

117
Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y
leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:
ƒ= 0.065
V.- E a F, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y tierra, suponemos perdida
de carga del 10% y agujero cilíndrico perfecto.
De= 10 plg., Di= 5 1/2 plg., L= 3400 pies
Tierra, Ɛ=5.91 mm
No me fue posible encontrar la rugosidad absoluta de la tierra, por tal motivo acudí
a una regresión lineal, entre la rugosidad de Minning y la rugosidad absoluta,
tomando como referencia Acero remachado.
n (Rugosidad Minning) Ɛ(Rugosidad absoluta) mm
Acero remachado
0.019
0.9
Tierra natural
0.125
X
Debemos calcular las velocidades del ánulo, el cual no tiene un diámetro definido, por ello
haremos uso de un diámetro equivalente (aproximadamente).
118
B
A
1
2
1
3
VE2
VF2
H E (g / gc ) 
 PE E   PdV  W0  H F ( g / g c ) 
 PF F   fr   ex   cont
2g c
2g c
Simplificaciones de la ecuación:
1.- PEνE = PFνF dado que es un líquido incompresible.
2.- No hay cambio de volumen por ser líquido
3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.
Por lo tanto, nos queda que:
H E (g / gc ) 
VE2
V2
 W0  H F ( g / g c )  F   fr
2g
2g
Dónde:
VE2 VF2 VF2   L 

W0  ( H F  H E ) 


f    K

2g 2g 2g   D 

119
Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody
(Anexo 4), y leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:
ƒ= 0.056
VI.- F a G, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y concreto, suponemos
perdida de carga del 10% y agujero cilíndrico perfecto.
De= 12 plg., Di= 5 1/2 plg., L= 4200 pies
Concreto Ɛ=0.36 mm
Debemos calcular las velocidades del ánulo, el cual no tiene un diámetro definido, por ello
haremos uso de un diámetro equivalente (aproximadamente).
120
B
A
1
H F (g / gc ) 
2
1
3
V2
VF2
 PF F   PdV  W0  H G ( g / g c )  G  PG G   fr   ex   cont
2g c
2g c
Simplificaciones de la ecuación:
1.- PFνF = PGνG dado que es un líquido incompresible.
2.- No hay cambio de volumen por ser líquido
3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.
Por lo tanto, nos queda que:
H F (g / gc ) 
V2
VF2
 W0  H G ( g / g c )  G   fr
2g
2g
Dónde:
VF2 VG2 VG2   L 

W0  ( H G  H F ) 


f    K

2g 2g 2g   D 

121
Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y
leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:
ƒ= 0.03
122
Calculando γ:
Cambiamos :
123
Aproximación de volumen extraído de petróleo
Pemex se considera una organización muy reservada, ya que muchos de los datos exactos
solamente son analizados por un grupo pequeño de personas. Se presenta, a continuación,
una estimación del volumen extraído de un pozo.
 Se sabe que un pozo terminado genera un gasto de aproximadamente 10 millones de
pesos.

También se sabe que cuando un pozo es productor, con sus ganancias pueden
pagarse la inversión del mismo pozo y la inversión de 4 pozos más, que no
resultaron productores, adicionalmente una ganancia consistente.

Por lo cual, podemos decir que un pozo productor genera:

Y suponemos que tiene una ganancia de 100%, por lo tanto genera 100 millones de
pesos.

Por otra parte también se sabe que el precio de un barril de petróleo mexicano, es
vendido a $64 dólares, y con una tasa de 1 dólar=12.5 pesos, esto equivale
aproximadamente a $800.00 pesos. (Datos de PEMEX, 2010).

Si la estimación es correcta, un buen yacimiento contiene 125,000 barriles de
petróleo (16,125,000 litros) aproximadamente