Grupo N 4Ing. Petrolera8vo Semestre

LIMPIEZA DE HUECO

1. INTRODUCCINLa limpieza del pozo es un factor crtico para la perforacin en aguas profundas. La falta de limpieza del pozo puede causar: la prdida de circulacin camas de recortes el empaquetamiento del pozo la pega de la tubera Debido a estos factores, es imprescindible planear y monitorear la limpieza del pozo. La reologa del lodo el caudal y la velocidad de penetracin Deben ser considerados y comparados para lograr una limpieza apropiada del pozo.

La reologa y la hidrulica son estudios del comportamiento del fluido que estn relacionados entre s.La reologa es el estudio de la manera en que la materia se deforma y fluye. Se trata de una disciplina que analiza principalmente la relacin entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte, y el impacto que stos tienen sobre las caractersticas de flujo dentro de los materiales tubulares y los espacios anulares. La hidrulica describe la manera en que el flujo de fluido crea y utiliza las presiones.

2. HIDRAULICALa introduccin de la perforacin rotatoria trajo como consecuencia el uso de un fluido, que introducido por la sarta de perforacin y regresando por el espacio anular, mantuviera limpio el pozo de los cortes que la barrena (mecha) iba haciendo a medida que iba penetrando las formaciones. Aqu empez el concepto de hidrulica, en vista de que el fluido utilizado fue un lquido, siendo agua en un principio, y luego las necesidades de operacin y seguridad dieron origen a una suspensin coloidal, cuyas propiedades difieren a las del agua y que su estudio en vez de una tcnica se ha constituido en una ciencia. Sin embargo, el concepto especfico de hidrulica apareci conjuntamente con el uso de chorros (Jet) en la mecha. Al reducir bruscamente el rea de circulacin del fluido, se est creando un cambio brusco de la velocidad del mismo y por consiguiente, una variacin grande de la presin entre los puntos antes del orificio y despus de este, o sea, se produce una cada de presin grande. En vista de esto fue necesario conocer, como la presin usada para poner el fluido en movimiento se va perdiendo en el sistema de circulacin para poder soportar esa cada grande de presin en la barrena, originada por los chorros y an levantar la columna de fluido hasta la superficie. Como el impacto hidrulico originado por el fluido, contra la formacin, cuando sale a gran velocidad por los chorros, es favorable a la penetracin de la barrena, se ha tratado entonces de minimizar la cada de presin en todo el sistema y permitir que la mxima presin se pierda en la barrena. Por todo esto es necesario conocer muy bien de la energa que se dispone para circular el fluido, las secciones que componen el sistema de circulacin y en qu rgimen de flujo est fluyendo el fluido para as, poder determinar cmo se est perdiendo la presin transportado por el fluido cada vez que este realiza un ciclo de circulacin.Parmetros que afectan la limpieza del pozo:

Los recortes y las partculas que deben ser circulados desde el pozo estn sometidos a tres fuerzas que actan sobre ellos de la manera ilustrada en la Figura 1a: (1) una fuerza descendente debido a la gravedad (2) una fuerza ascendente debido a la flotabilidad del fluido (3) una fuerza paralela a la direccin del flujo de lodo debido al arrastre viscoso causado por el flujo del lodo alrededor de las partculas.

Estas fuerzas hacen que los recortes sean transportados en la corriente de lodo siguiendo una trayectoria de flujo que suele ser helicoidal.

La Figura 1b representa una ilustracin simplificada de los componentes de velocidad que actan sobre una partcula: (1) una velocidad de cada descendente debido a las fuerzas gravitatorias (2) una velocidad radial o helicoidal debido a la rotacin y al perfil de velocidad (3) una velocidad axial paralela al flujo de lodo.

3. REOLOGA

Es la disciplina que estudia la deformacin y flujo de la materia, las propiedades reologicas fundamentales del lodo de perforacin son: Viscosidad plstica Punto de cedencia Resistencia al gelLa reologa de un fluido de perforacin la podemos utilizar para: Calcular las perdidas de presin por friccin Analizar la contaminacin del fluido de perforacin Determinar los cambios de presin en el interior del pozo durante un viaje

Esfuerzo de corte (lb/100pies2): es la fuerza por unidad de superficie requerida para mover un fluido a una velocidad de corte dada. Es decir la fuerza minima necesaria para mover un fluido.Indice de consistencia K (Cp): es el factor de consistencia del flujo laminar. Podemos definirla de forma idntica al concepto de viscosidad plstica, dado que un aumento de K indica un aumento en la concentracin de slidos o disminucin del tamao de las partculas.Indica la consistencia del fluido, es decir si el valor de K es alto es un fluido viscoso y viceversa.

ndice de flujo, (n, adimencional): es la relacin numrica entre el esfuerzo de corte y la velocidad e corte.Es una medida de la no- newtonianidad del fluido, entre mas alejado de la unidad sea el valor de n, mas no newtoniano es el comportamiento del fluido.

Resistencia al gel: es la fuerza de atraccin que se da a condiciones estaticas, debido a la presencia de partculas cargadas elctricamente. Depende principalmente de la cantidad y tipo de solidos en suspensin, el tiempo de reposos, la temperatura y el tratamiento qumico.

Punto de cedencia, PC(lb/100 pies2): es el esfuerzo minimo de corte que debe aplicarse a un fluido para que comience a desplazarse.

Velocidad de corte (seg-1): es la velocidad relativa de una lamina movindose junto a otra, dividida por la distancia entre ellas.

Viscosidad (cp): propiedad de los fluidos que tiende a oponerse al flujo cuando se le aplica una fuerza, mientra mas alta sea la viscosidad de un fluido mayor resistencia interna al flujo opondr.

Viscosidad aparente (cp): es la viscosidad real o viscosidad verdadera observada

Viscosidad efectiva (cp): describe la resistencia del flujo a fluir a travs de una geometra particular. El fluido fluyendo a travs del espacio anular tendr una viscosidad efectiva diferente a la que tiene cuando fluye dentro de la tubera de perforacin, Viscosidad Plstica (cP): es la parte de la resistencia al flujo causada por la friccion, afectada principalmente por la concentracin de solidos, tamao y forma de las partculas solidas y la viscosidad de la fase fluida.Clasificacin reolgica de los fluidos:

Figura A-11

Valores de RPM para cargar los recortes sobre labanda transportadora Para lograr la Limpieza de agujero la tubera debe rotar para obtener velocidad en la pareddel mismo La velocidad de rotacin depende de: Tamao de agujero Tamao de la tubera Angulo del agujero Excentricidad RPM suficientes Para un mayor beneficio en la limpieza de agujero los recortes deben estar en la corrientede flujo Depende de: Geometra de los recortes Reologa del Lodo a baja velocidad de corte (Low Shear Mud Rheology (LSYP) Reologa en corriente de flujo rpida Caudal o tasa de flujo (gasto)Limpieza del AgujeroPrcticas RecomendadasCirculacin fondo arriba (tiempo de atraso) para varios tipos de agujeroCircular hasta que las mallas vibratorias estn limpiasEsto puede tomar varias rondas de circulacin, No dejar de circular si el pozo an no est limpio

Circular antes de los viajesEl mnimo tiempo de circulacin antes de los viajes es influenciado por eldimetro del pozo y la inclinacin. Los pozos desviados no estarn completamente limpios de recortes si se circula solamente el volumen anularterico antes de los viajes. El mnimo recomendado es mostrado en la siguientetabla:

El factor de circulacin se aplica solamente a la seccin de pozo dentro de losrangos de desviacin especficos. Para determinar el tiempo total requerido paralimpiar efectivamente el pozo, la desviacin del pozo a lo largo de su longituddebe ser considerada. Estos son solo lineamientos, la clave es circular hasta que el pozo est limpio antes de los viajes.

Prevencin de Pegas de Tubera

RECOMENDACIONES En Todos los casos: Usar velocidades anulares altas para la limpieza del agujero, sin importar elrgimen de flujo. El Peso de Lodo tiene una relacin directa con la limpieza de agujero acualquier ngulo. El Punto Cedente tiene un impacto en la limpieza al hacer ms lento larelacin a la cual las partculas se asientan. Los recortes necesitan estar ensuspensin para que el Punto Cedente tenga un efecto. Las propiedades de Corte bajas son crticas para la limpieza donde losperfiles de velocidad son pobres (Risers, zonas lavadas, ngulo encima delos 30 grados). El lodo disperso puede ayudar a la limpieza disolviendo los recortes peropuede crear lavados de agujero y problemas con el control de los slidos. El lodo ms atractivo para la limpieza de agujero es un lodo limpio (SlidosBajos) con una Viscosidad Plstica baja. Aprende a escuchar el pozo y responder a medida que este habla.

RECOMENDACIONES Para Pozos de 0 a 30: El mejor sistema de lodo considerado para pozos desviados debe estarformulado en base a versiones modificadas de esos sistemas ya probados demanera efectiva en pozos verticales y pozos vecinos casi verticales que seencuentren en el rea. Mantener Punto Cedente de Bajo Corte (LSYP) entre 0.4 - 0.8 veces el tamaode pozo a menos que el pozo requiera otra opcin. Utilizar los valores de VP ms bajos que sean posibles y no permitir que la PVy/o geles se incrementen con slidos agregados o nativos. El perfil de flujo sehar ms puntiagudo, reduciendo la eficiencia de la limpieza del agujero. No esperar que la rotacin de la tubera colabore tanto como lo hara en pozosdireccionales, especialmente en agujeros de dimetros grandes. La limpieza del agujero ser un problema primero con patas de perro, lavado deagujero y asentamientos del revestidor.

RECOMENDACIONES Para Pozos de 30 a 60: Los parmetros considerados ptimos para la limpieza de agujero en unintervalo pueden ser inadecuados en otro intervalo del mismo pozo. Cualquier lugar en el que se haya tenido que disminuir la velocidad anular conngulo alto tiene expectativas de avalanchas de recortes cuando lacirculacin se detenga. En ngulos elevados, la altura de la cama de recortes es inversamenteproporcional a la velocidad anular. El Peso del Lodo aumenta la Fuerza deFlotacin en los recortes y ayuda en la limpieza del agujero. La limpieza del agujero y la estabilidad del pozo algunas veces respondenmejor cuando existe un incremento en el Peso del Lodo. Un incremento en la velocidad anular mejora la limpieza del agujero sinimportar el rgimen de flujo. Sa paciente. A mayor ngulo de inclinacin, mayor tiempo es necesario paraque los recortes salgan del agujero.

La seccin de construccin o de cada de ngulo tendr los mayoresproblemas en la limpieza del agujero. Pozos de 45- 55 grados tienen el mayor potencial para tener problemas. Intervalos de limpieza desde el principio con buenos fluidos de limpieza deagujero: las camas de recortes son fciles de depositar y difciles deremover. Mantener el Punto Cedente de Bajo Corte (LSYP) al menos igual al dimetro de agujero en pulgadas cuando se encuentre en rgimen de flujo laminar. Camas de Recortes se forman en cualquier momento si el agujero no estsiendo limpiado adecuadamente. Por debajo de 60 grados y especialmenteentre rangos de 45-55 grados se pueden esperar avalanchas en pozossucios, y hay que estar preparados para ello. Rotar la tubera a altas RPMs para prevenir camas de recortes y paraayudar a remover camas ya existentes. Rotacin rpida de la tubera combinada con Peso de Lodo y valoresapropiados de del punto cedente a baja velocidad de corte, Low ShearYield Point(LSYP), es el nico camino viable para limpiar las secciones deagujero en ngulos entre 30 y 60 grados.

Recomendaciones GeneralesEl lodo y las bombas son una bandatransportadora que pueden mantenerel 5% de slidos perforados encualquier momento en un pozovertical. A medida que el nguloaumenta la capacidad de la bandatransportadora disminuye. Recordar que hay que limpiar todo elpozo, no solo la parte que se estperforando. Se puede perforar tanrpido como se limpiar la peorseccin del hoyo.

Dada:Casing en superficie: 1850ft de 13 3/8 in 48 lb/ftIntermedia: 8,643 ft de 9 5/8 in. 32.30 lb/ftLiner: 8,300 a 14,500 ft de 7 in. 20 lb/ftDiametro del trepano: 6 1/8 in.Profundidad total (TD): 17,800 ftComponentes de la Sarta: 5 in. Drill Pipe19.50 lb/ft a 8,000 ft3 in, 13.3 lb/ft a 16,800 ft1,000 ft de 4 in. OD x 2 in. ID DrillcollarsSistema de superficie:3 fosas: 7 ft alto, 6 ft ancho, 31 largo.En 2 fosas es 64 in. De lodo, y en la fosa remanente hay 46 in de lodo con la sarta en el hueco.Peso del lodo: 16.3 lb/galBomba de lodo: triple: 6 in x 12 in., 50 emb/ min a 95% de eficiencia.

Parte 1: determinar la capacidad total del sistema de superficie en bbl, bbl/ft y bbl/in.

Parte 2: determinar el volumen total del lodo en el sistema de superficie en bbl.

Parte 3: determinar el volumen total del hueco sin la sarta en el pozo. Calcular el volumen del lodo en cadaintervalo y sumar los volumenes

Parte 4: determinar el volumen total del pozo con el drill pipe en el hueco.

Parte 5: Determinar el volumen total de circulacin del sistema.

Parte 6: Determinar la salida de la bomba en bbl/min y gal/min; tiempo de circulacion total( ciclo total del lodo); tiempo de ciclo del hueco; y tiempo de bajada-subida; en minutos y emboladas(strokes)

Parte 7: Determinar la velocidadanularparacadaintervaloanular.

Parte 8: determinar la presionhidrostatica en el fondo del pozo con la densidad del lodo

Incrementando el peso del lodo.Cuanto de M-I Bar es necesario para incrementar el peso del lodo de 1,000 bbl (159 m3) de 14-lb/gal (1.68-kg/L) lodo de 16-lb/gal (1.92-kg/L), y cuanto sera el volumen del nuevo sistema?Paso 1. dibujar un diagramaPaso 2. determinar las densidades conocidas y no conocidas.Paso 3. realizar el balance de masa y volumen

El balance de masa tiene dos incognitasaestepunto (Vbar y Vfinal). Resolver el balance de volumenporundesconocido y luegosustituirestedesconocidodentro del balance de masa.

Paso 4. sustituir el desconocidodentro del balance de masa y resolver la ecuacion.

Paso 5. determinar el segundodatodesconocido y calcular el material de consumo.

Ademas, para peso mas de 1,000 bbl (159 m3) de 14 lb/gal (1.68 kg/L) a 16 lb/gal (1.92 kg/L) el siguiente material esrequerido:

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