syllabus perforacion i-2013.docx

I

FACULTAD DE INGENIERIA

RED NACIONAL UNIVERSITARIA UNIDAD ACADEMICA SANTA CRUZ

Facultad de Ingeniera

Ingeniera en Gas y Petrleos QUINTO SEMESTRE

SYLLABUS DE LA ASIGNATURAPERFORACIN I

Autor: Ing. Nelson Hurtado MoralesGestin Acadmica I/2013

UDABOLUNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIAAcreditada como PLENA mediante R. M. 288/01

VISIN DE LA UNIVERSIDAD

Ser la Universidad lder en calidad educativa.

MISIN DE LA UNIVERSIDAD

Desarrollar la Educacin Superior Universitaria con calidad y competitividad al servicio de la sociedad.

SYLLABUS

Asignatura:Perforacin I

Cdigo:PET - 200

Requisito:CIV-245

Carga Horaria:100 horas Terico Prcticas

Crditos:5

I. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA.

Describir los mtodos de perforacin, sus alcances, herramientas, funcionamiento y principios.

Determinar las etapas que involucra la perforacin de un pozo petrolero y los posibles problemas que pueden generarse durante la misma.

Identificar los pasos a seguir para la realizacin de los clculos necesarios y su aplicacin durante la perforacin de un pozo.

II. PROGRAMA ANALTICO DE LA ASIGNATURA.

UNIDAD I: PERFORACIN Y PRESIONES

TEMA 1. Introduccin a la perforacin

1.1. Historia de la perforacin.1.2. Objetivos de la perforacin.1.2.1. Perforacin con cable o por percusin.1.2.1.1. Principios bsicos.1.2.1.2. Equipos utilizados. 1.3. Tcnica de perforacin actual.1.3.1. Perforacin rotaria o rotativa.1.3.1.1. Principios bsicos.1.3.1.2. Ciclos de la perforacin rotaria.1.3.1.3. Etapas de la perforacin rotaria.1.3.1.4. Pozos de Exploracin1.3.1.5. Pozos de Desarrollo1.3.1.6. Componentes bsicos de un equipo de perforacin rotaria.1.3.1.7. Diferentes tipos de equipos de perforacin1.3.1 Tcnicas especiales de perforacin1.3.1.1 Perforacin con Coiled Tubing o tubera flexible(T.F.)1.3.1.2 Perforacin con Tubera de Revestimiento1.3.1.3 Perforacin Bajo Balance

TEMA 2. Presiones

2.1. Unidades bsicas.2.2. Densidad.2.3. Gravedad especfica.2.4. Gravedad API.2.5. Presiones.2.5.1. Presin hidrosttica.2.5.2. Gradiente de presin.2.5.3. Presin de formacin.2.5.4. Gradiente normal.2.5.5. Presin de fractura.2.5.6. Presin de sobrecarga.2.5.7. Temperatura del subsuelo.2.6. Operaciones de carcter eventual inesperadas durante la perforacin.2.7. Operaciones de pesca.2.7.1 Origen de los trabajos de pesca.2.7.2 Procedimiento para rescatar la tubera atascada.2.7.3 Herramientas de pesca.2.8. Dao a la formacin.2.9. Descontrol de pozo (Kick).UNIDAD II: SISTEMAS DE RESISTENCIA Y DE ROTACIN

TEMA 3. Sistema bsico de resistencia

3.1. Playas de arrume del material tubular.3.2. Subestructura.3.3. Torres y mstiles. 3.3.1 Tipos de torres y mstiles3.4. Partes de una torre.3.4.1. Plataforma superior.3.4.2. Caballete portapoleas.3.4.3. Plataforma de trabajo.3.4.4. Pies derechos de la torre.3.4.5. Travesaos, contravientos , escaleras y peine.3.5. Cargas compresivas.3.5.1. Anlisis de las cargas ejercidas sobre la torre de perforacin.3.5.2. Calculo de factor Eficiente de la torre de Perforacin TEMA 4. Sistema de rotacin o perforacin

4.1. Unin giratoria.4.2. Cuadrante, vstago o Kelly.4.3. Buje de impulso.4.4. La mesa rotaria.4.5. Sistema Top drive.4.5.1. Caractersticas del equipo4.5.2. Partes del equipo4.5.3. Ventajas y desventajas 4.6. La sarta de perforacin.4.6.1 Tubera de perforacin (drill pipe)4.6.2 Identificacin de la tubera de perforacin4.6.3 Uniones de tuberas (tool joints)4.6.4 Torque y arrastre4.6.5 Portamechas (drill collars)4.6.3.1 Funciones de los portamechas4.6.3.2 Fallas en los portamechas4.6.6 Amortiguadores4.6.7 Barras pesadas 4.6.8 Tijeras hidrulicas mecnicas4.6.9 Rascadores de caera4.6.10 Desabollador rotativo4.6.11 Enderezador4.6.12 Centralizador4.7 Clculo de capacidades y volmenes.4.8 Clculo de longitudes y nmeros de tiros de tuberas de perforacin.

UNIDAD III: SISTEMAS DE ELEVACIN, HIDRULICO Y SEGURIDAD DEL POZO

TEMA 5. Sistema de elevacin o izaje y sistema matriz

5.1. Sistema de elevacin o izaje.5.1.1. El malacate.5.1.2. Tambor o carretel.5.1.3. Bloque corona.5.1.4. Bloque aparejo.5.1.5. El ancla.5.1.6. Tambor de reserva.5.1.7. Cable de perforacin.5.1.8. Clculo de la tonelada milla.5.1.9. Clculo de la tonelada milla en bajada y subida de herramienta.5.2. Sistema de energa.5.2.1. Generadores.5.2.1.1. Activos.5.2.1.2. Reserva.

TEMA 6. Sistema hidrulico y de seguridad

6.1. Sistema hidrulico.6.1.1. Bombas de lodo.6.1.1.1. Tipos de bombas.6.1.1.2. Clculo del volumen de la embolada.6.1.1.3. Caudal de la bomba.6.1.1.4. Potencia hidrulica de la bomba.6.2. Sistema de seguridad del pozo.6.2.1. Introduccin.6.2.2. Preventores.6.2.2.1. Tipos de preventores.6.2.2.2. Clculos para el control de pozos. TEMA 7. Diseos De La Sarta De Perforacin 7.1 Diseo de perforacin a la tensin y al colapso 7.1.1. Arreglos de Fondo7.1.2 Componentes del BHA7.1.3. Guias para seleccin para Drill Collars7.1.3 Torque y Arrastre 7.1.4. Cuidado de los Drill Collars7.1.5. Herramientas Pesadas TEMA 8. Aplicaciones de las Perforaciones Direccionales8.1 Situaciones Que Requieren El Uso De La Perforacin Direccional8.1.1. Evolucin Tecnolgica 8.1.1.1 Profundidad Inclinacin Azimut 8.1.2 Perforacin con motor direccional 8.1.2.1. Por Rotacin y Desplazamiento 8.1.3 Ventajas y Desventajas 8.1.4 Sensores adicionales en la UC 8.1.5 Calculo de Aplicacin de los mtodos 8.1.5.1. Tipo I 8.1.5.2. Tipo II 8.1.5.3. Tipo III III . ACTIVIDADES PROPUESTAS PARA LAS BRIGADAS UDABOL

De acuerdo a la clasificacin de la materia en lo referente a las Brigadas UDABOL se proponen las siguientes actividades, relacionadas con la futura actividad profesional del estudiante, a ser realizadas durante el semestre: PERFORACIN I Y FLUIDOS DE PERFORACIN

El proyecto de estas materias, que se fusionan por la relacin que tienen, consiste en el armado de una maqueta, a escala, de un equipo de perforacin rotario con todos sus componentes. Se realizar el armado de un mstil de perforacin rotario y de una torre de perforacin con sistema Top Drive.El proyecto se realizar en dos etapas:

Primera Etapa.- Consiste en la reunin de datos referentes a las dimensiones y otras caractersticas de todos y cada uno de los componentes mas importantes de un equipo de perforacin, en los que se incluyen los usados en el tratamiento de lodos. Para ello los alumnos se dividirn en grupos, donde cada grupo tendr que investigar acerca de datos de un determinado nmero de equipos.

Esta etapa se evaluar para el segundo parcial como una evaluacin procesual de las dos materias, teniendo una puntuacin de 50 puntos.

Segunda Etapa.- Consiste en el diseo y construccin de la maqueta a una determinada escala que ser elegida por los estudiantes de acuerdo a las dimensiones del equipo a representar. Posteriormente estas maquetas sern expuestas y defendidas en la universidad en la Primera Feria de Materias de Especialidad de Ingeniera Petrolera.

La evaluacin de esta segunda etapa depender de la calidad del trabajo presentado y del grado de conocimiento que muestren los estudiantes del mismo; teniendo una puntuacin equivalente entre el 80 y 100% del examen final, dependiendo del aprovechamiento que los alumnos demuestren del trabajo de investigacin realizado.

IV. EVALUACIN DE LA ASIGNATURA

PROCESUAL O FORMATIVA

A lo largo del semestre se realizarn exposiciones, repasos cortos y otras actividades de aulas; adems de los trabajos de brigadas realizados con la universidad .Cada uno se tomar como evaluacin procesual calificndola entre 0 y 50 puntos.

DE RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE O SUMATIVA (examen parcial o final)

Durante el semestre se tomarn 2 exmenes parciales terico-prcticos y un examen final con las mismas caractersticas.

Cada examen, tanto parcial como final, se evaluar entre 0 y 50 puntos.

El proyecto a realizar se evaluar con una puntaje equivalente entre el 80 al 100% de la nota del examen final, dependiendo del resultado final del proyecto.

V. BIBLIOGRAFA BSICA.

ADAMS, NEAL J. Drilling engineering, 1984. AGUILERA, R. ARTINDALE, G.M. CORDELL, Formation evaluation, drilling and production, 1991. BOURGOUNY JR., ADAM JR. CHENEVERT, MARTIN. Applied drilling engineering, 1984. SENDA TEAM S.R.L., Asesoramiento y Capacitacin en Perforacin de Pozos, 2004 WELL CONTROL SCHOOL INTERNATIONAL TRAINING SERVICES, INC., Manual de Trabajo de Control de Pozos, Harvey, LA USA, 2003BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA.

BAKER COMPANY, Conceptos bsicos de perforacin, 1980. CAMBEFORT, HENRY. Perforaciones y sondeos, 1978. MC. GRAY and COLP, Tcnicas de la perforacin, 1974.

VI. CONTROL DE EVALUACIONES

1 evaluacin parcialFechaNota

2 evaluacin parcialFechaNota

Examen finalFechaNota

APUNTES

VII. PLAN CALENDARIO.

SEMANAACTIVIDADES ACADMICAS OBSERVACIONES

1ra.Avance de materiaTema 1

2da.Avance de materiaTema 1


4ta.Avance de materiaTema 2

5ta.Avance de materiaTema 2Primera Evaluacin


7ma.Avance de materiaTema 3

8va.Avance de materiaTema 3

9na.Avance de materiaTema 3

10ma.Avance de materiaTema 4

11ra.Avance de materiaTema 4Segunda Evaluacin

12da.Avance de materiaTema 4



15ta.Avance de materia

Tema 5

16ma.Avance de materia

Tema 6

17va.Avance de materia

Tema 6

18ma.Avance de materia

Tema 6

19na.Avance de materia

Tema 6

20ma.Evaluacin finalPresentacin de Notas

21ra.Evaluacin del segundo turnoPresentacin de Notas

PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD

WORK PAPER # 1

UNIDAD O TEMA: TEMA 1

TITULO: Introduccin a fluidos de perforacin

FECHA DE ENTREGA: Segunda Semana

PERIODO DE EVALUACIN: Primer Parcial

INTRODUCCIN A LA PERFORACIN

HISTORIA DE LA PERFORACIN

Los registros ms antiguos de la perforacin de pozos datan del siglo tercero AC en China, usados en la perforacin de pozos de agua que bsicamente consistan en un mstil de madera anclado en el suelo y suspendido en el aire del cual colgaba una soga de cuyo extremo colgaba la barrena o trpano, el instrumento de perforacin. En Amrica el primer pozo petrolero que se perfor, fue en 1859, bajo la supervisin del coronel Edwin L. Drake en Titusville-Pensilvania, este acontecimiento es el inicio de la industria petrolera.

MTODOS DE PERFORACINLos mtodos de perforacin conocidos son dos: 1) Mtodo a percusin o con cable y; 2) Mtodo a rotacin o rotatorio.

PERFORACIN DE CABLE A PERCUSIN

ste mtodo fue el primero que se comenz a utilizar, de acuerdo a datos histricos, en la China ya que ellos eran relativamente avanzados en este arte. El mtodo de cable es simple, pero es solamente eficaz para pozos poco profundos en formaciones duras, y el proceso es lento.

EQUIPOS UTILIZADOS

Los siguientes son los principales elementos que forman parte del equipo de perforacin a Percusin Torre de perforacin: Es la estructura de metal que soporta todo el peso del equipo y sostiene las poleas que bajan y suben el trpano. Trpano: Es la herramienta que realiza la perforacin y la apertura del pozo. Es de acero con bordes cortantes y puede pesar hasta 1500 Kgr. Barra maestra o sarta de perforacin: Est unida al trpano y aumenta su peso. Poleas: Son las que permiten levantar el peso de la "sarta" con poco esfuerzo. Balancn: Imprime un movimiento alternativo de ascenso y descenso a la barra maestra. Motor: Es la unidad que imprime toda la fuerza motriz necesaria en el equipo. Cuchara: Es la herramienta con la que se extrae todo el material disgregado.

PERFORACIN ROTARIA O ROTATIVA

Con pocas excepciones, todos los pozos petrolferos perforados hoy en da se hacen por el Mtodo Rotatorio, que fue introducido alrededor de 1900.

EQUIPOS UTILIZADOS

Los siguientes son los principales elementos que forman parte del equipo de perforacin rotaria: Torre de perforacin: Es una estructura metlica en la que se concentra prcticamente todo el trabajo de perforacin. Su altura oscila entre los treinta y cincuenta metros. Tubera de perforacin (tubing): Son los tubos de acero que se van uniendo a medida que avanza la perforacin. Trpano: Son los que perforan el subsuelo y permiten la apertura del pozo. Son huecos y suelen estar formados por tres ruedas cnicas con diente de acero endurecido. Aparejos: Es la unidad que enrolla y desenrolla el cable de acero con el cual se baja y se levanta la "sarta" de perforacin y soporta el peso de la misma. Sistemas de lodos: Es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente un lodo de inyeccin que cumple varios objetivos Sistema de cementacin: Es el que prepara e inyecta un cemento especial con el cual se pegan a las paredes del pozo, tubos de acero que componen el revestimiento del mismo. Esto se llama entubamiento (casing). Motores: Es el conjunto de unidades que imprimen la fuerza motriz que requiere todo el proceso de perforacin.

WORK PAPER N 1

1. Cundo y cmo se realiz la perforacin del primer pozo petrolero?....

2. Cul o cules son los mtodos de perforacin conocidos?

3. Qu ventajas presenta el mtodo de perforacin rotaria con respecto al mtodo antiguamente utilizado de percusin?

4. El balancn es un elemento que forma parte de un equipo de perforacin rotaria.

F V

Explique la funcin que cumple este elemento en el equipo de perforacin que corresponda

5. De acuerdo a datos histricos, el mtodo a percusin o de cable fue el primero que se comenz a utilizar para la perforacin de pozos petroleros.

F VExplique en que consiste este mtodo

6. Cules son los equipos utilizados en un equipo de perforacin rotaria?

7. Cules son los ciclos de la perforacin rotaria?

8. Segn su criterio, cul cree que es la etapa que revierte mayores cuidados y riesgos durante la perforacin de un pozo? Explique

.... ..


WORK PAPER # 2


TITULO: Presiones

FECHA DE ENTREGA: Cuarta Semana


PRESIONESPRESIN DE FORMACIN

La presin de formacin es la que existe dentro de los espacios porales de la roca de esa formacin. Esa presin resulta del peso de la sobrecarga (capas rocosas) por encima de la formacin, que ejerce presin tanto sobre los fluidos porales como sobre los granos. Los granos son el elemento slido o material rocoso y los poros son los espacios entre los granos. Si los fluidos porales tienen libertad de movimiento y pueden escaparse, los granos pierden parte de su soporte, y se aproximan entre ellos. Este proceso se denomina compactacin. Las clasificaciones de la presin de formacin se relacionan con la presin de los poros de la roca de la formacin y la densidad del fluido nativo contenido en los espacios porales.

PRESIN HIDROSTTICA (Ph)

La presin hidrosttica es la presin ejercida por una columna de fluido estacionaria. La presin hidrosttica no depende de la forma o tamao del recipiente que lo contiene, sino nica y exclusivamente de la profundidad vertical verdadera de la columna de fluido y de su densidad.Ph (psi) = 0.052 * Densidad (ppg) * TVD (ft) Ph (psi) = 1.4212 * Densidad (gr/cc) * TVD (m)

PRESIN HIDROSTTICA

PRESIN DE FORMACIN

GRADIENTE DE PRESIN (GR )

Se define como el cambio el cambio de presin por unidad de profundidad, donde la unidad dada generalmente para este gradiente es de psi/ft.

GR = P / TVD (psi / pie)Tambin:GR = 0.052 * densidad (ppg)

Los gradientes de presin se clasifican en : Gradiente de presin normal = 0.433 psi / ft - 0.465 psi / ft Gradiente de presin anormal > 0.465 psi / ftGradiente de presin subnormal < 0.433 psi / ft

UNIDADES BSICAS UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA PETROLERAVolumen:Masa:

1 Bbl (barril de petrleo) = 42 gal1 kg = 2.2046 lbs1Bbl = 159 lts1 kg = 1000 gr1 Bbl = 5.61446 ft31 lb = 454 gr1 gal = 0.1337 ft31 ft3 = 7.4805 gal1 mt3 = 1000 lts

Longitud:

1 ft = 12 pulg1 mt = 3.281 ft 1 yarda = 3 ft1 mt = 39.37 pulgWORK PAPER N 21. Qu es la Presin Hidrosttica y en que unidades se mide generalmente?

2. Qu es la presin de formacin y de qu manera se relaciona con la presin hidrosttica? Explique.

3. Qu importancia tiene la densidad del lodo durante la perforacin de un pozo petrolero? Explique los problemas que se pueden derivar por densidades muy bajas y muy altas.

4. Si la presin hidrosttica de fondo de pozo es 2932.592 psi y la TVD = 1868 m, entonces la densidad del lodo utilizado es de:a) 9.32 ppgb) 9.2 ppgc) 1.13 gr/cc5. Si en un pozo se tiene una columna de petrleo de 40 API a una PM de 1589 m y una TVD de 1524,38 m, la presin ejercida por esta ser de:a) 1786,815 psib) 1768,815 psic) 1876,815 psi6. Corregir las equivalencias incorrectas de las siguientes unidades bsicas utilizadas en la industria petrolera:Volumen:Masa:

1 Bbl (barril de petrleo) = 52 gal1 kg = 454 lbs1Bbl = 159 lts1 kg = 2000 gr1 Bbl = 6.51446 ft31 lb = 0,454 gr1 gal = 0.1337 ft31 ft3 = 1000 lts1 mt3 = 7.4805 galLongitud:1 ft = 14 pulg1 ft = 3.281 m 1 yarda = 3 ft1 m = 39.37 pulg1 cm = 2.54 pulg7. La densidad utilizada durante la perforacin de un pozo fue de 1.13 gr/cc, debido a la cual se gener una presin hidrosttica de 2985 psi. Determinar la profundidad perforada si esta es mayor que la TVD en un 12%.

8. Determinar la presin ejercida por una columna de petrleo de 34 API a una PM de 1615 m y una TVD que representa el 88% de la PM.


WORK PAPER # 3


TITULO: Presiones

FECHA DE ENTREGA: Quinta Semana


PRESIONES

PRESIN DE FORMACIN


DENSIDAD ()

La densidad de una sustancia est dada por la siguiente ecuacin:

= masa/volmen (gr/cc); (ppg); (kg/cc); (kg/lt)

1 gr/cc = 8.33 ppg

GRAVEDAD ESPECFICA (SG)

La gravedad especfica de una sustancia es la relacin de la densidad de dicha sustancia y la densidad del agua dulce, dicho valor es adimensional.

SG = Sustancia / Agua (adimensional)

GRAVEDAD API (AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE)

La gravedad API o grado API (API) es la gravedad de referencia en la comercializacin mundial de los hidrocarburos. Para hacer la conversin de gravedad API a gravedad especfica utilizamos la siguiente ecuacin:

SG = 141.5 / ( 131.5 + API)Los grados API nos indican el tipo de petrleo de un yacimiento, as un valor de API = 20 nos indica que nos encontramos frente a un yacimiento de petrleo pesado, mientras que un valor de API = 50 nos indica un petrleo liviano.

PRESIN HIDROSTTICA (Ph)

La presin hidrosttica es la presin total del fluido en un punto del pozo. Hidro significa agua o fluidos que ejercen presin sobre el agua, y esttica significa que no est en movimiento. Por lo tanto la presin hidrosttica es la presin ejercida por una columna de fluido estacionaria. La presin hidrosttica no depende de la forma o tamao del recipiente que lo contiene, sino nica y exclusivamente de la profundidad vertical verdadera de la columna de fluido y de su densidad.

Ph (psi) = 0.052 * Densidad (ppg) * TVD (ft) Ph (psi) = 1.4212 * Densidad (gr/cc) * TVD (m)Tambin: Ph (psi) = 0.433 * SG * TVD (ft) Ph (psi) = 1.4212 * SG * TVD (m)Donde:TVD = profundidad vertical verdadera

GRADIENTE DE PRESIN (GR )

Se define como el cambio el cambio de presin por unidad de profundidad, donde la unidad dada generalmente para este gradiente es de psi/ft.

GR = P / TVD (psi / pie)Tambin:GR = 0.052 * densidad del lodo (ppg)

Los gradientes de presin se clasifican en :

Gradiente de presin normal = 0.433 psi / ft - 0.465 psi / ft Gradiente de presin anormal > 0.465 psi / ft Gradiente de presin subnormal < 0.433 psi / ft TEMPERATURA DEL SUBSUELO

Como se supone que el ncleo de la tierra est formado por material gneo, es lgico suponer que la temperatura aumente con la profundidad.

TD = Tn + D

Donde :TD = Temperatura a la profundidad D (F)Tn = Temperatura ambiente (F) = Gradiente geotrmico = 1 F / 100 ft en zonas normalesD = Profundidad (ft)

WORK PAPER N 3

1. El gradiente de un fluido de perforacin de 11.6 ppg es :

a) 0.6062 psi/ft (anormal)b) 0.6032 psi/ft (anormal)c) 0.436 psi/ft (normal)

2. El gradiente de un fluido de 1.9087 gr/cc es:

a) 0.827 psi/ft (normal)b) 0.445 psi/ft (normal)c) 0.827 psi/ft (anormal)

3. La presin hidrosttica, de un fluido de 1.3445 gr/cc en un pozo de 10200 ft de profundidad medida y 9500 ft de profundidad vertical verdadera, es:

a) 5532.64 psi b) 5562.64 psi c) 6532.64 psi

4.La presin hidrosttica, de un pozo que mide 9575 ft y 2705 m de profundidad verdadera con un lodo de 9.6 ppg, es:a) 4430.4 psi b) 4530 psi c) 4532.64 psi

5. El peso o densidad de un lodo que tiene un gradiente de 0.8164 psi/ft es de 15.7 ppg 1.5847 gr/cc

FV

6. Cul es la presin hidrosttica en le fondo de un pozo el cual tiene un fluido con una densidad de 1102 kg/m3, una MD de 6750 ft y una TVD de 1868.42 m?

7. Encontrar la presin hidrosttica en el fondo de un pozo el cual tiene un fluido con una densidad de 9.7 ppg, una MD de 5570 ft y una TVD de 1651.02 m.

8. Encontrar la presin hidrosttica a 1310.64 m, de un pozo con un fluido con una densidad de 16.7 ppg. El pozo tiene una MD de 14980 ft y una TVD de 13700 ft.

9. Determinar los grados API y la presin hidrosttica de una columna de petrleo con una gravedad especfica de 0.85498, a una profundidad de 8000 ft. 10. Calcular el peso de un lodo, en ppg y gr/cc, que tiene un gradiente con un valor 3% ms alto que el gradiente normal (agua salada). Posteriormente determinar la presin hidrosttica ejercida por este lodo a una TVD = 2350 m (utilizar ambas ecuaciones).

11. Calcular la temperatura de un pozo a una profundidad de 230000 cm si tiene una temperatura ambiente de 298 K y un gradiente geotrmico normal

12. Se programa perforar un pozo en un rea con un gradiente de formacin de 1.525665 psi/m. Determinar la densidad del lodo (en ppg y gr/cc), si se requiere que la diferencial de presin del pozo hacia la formacin (Pf), sea de 370 psi para una profundidad de 9186.8 ft

13. Se programa perforar un pozo en un rea con un gradiente de formacin de 0.0178 (kg/pulg2)/pulg. Determinar la densidad del lodo (en ppg y gr/cc), si se requiere que la diferencial de presin del pozo hacia la formacin (Pf), sea de 395 psi para una profundidad de 3000 m. Presin atmosfrica del lugar 14.85 psi


WORK PAPER # 4


TITULO: Presiones

FECHA DE ENTREGA: Sexta Semana

PERIODO DE EVALUACIN: Segundo Parcial

OPERACIONES DE PESCA

Los descuidos, la manipulacin tosca del equipo o los accidentes imprevistos durante la perforacin de un pozo petrolero pueden traer por consecuencia el trabajo de pesca. Por estas razones, el perforador debe estar completamente familiarizado con las diversas herramientas de pesca y con el uso que se le puede dar a cada una de ellas. Vale advertir que una de las operaciones en la horadacin de un pozo que demanda paciencia del perforador, experiencia y conocimiento del equipo, es sin duda, la de la pesca.

En las operaciones de produccin de un pozo de petrleo y gas, se presentan tambin trabajos de pesca que, por lo general, no son tan graves puesto que el pozo tiene tubera de revestimiento, lo cual simplifica las tareas.

ORIGEN DE LOS TRABAJOS DE PESCA

Los trabajos de pesca se originan por fallas mecnicas de las herramientas o del equipo, por fallas humanas o por irregularidades que se pueden presentar en el pozo mismo.Los ms comunes resultan de:

1) Atascamiento de la tubera en el pozo2) Perdidas de las secciones de tubera en el pozo3) Perdida de los conos de la barrena4) Perdida de cables o alambres de acero5) Herramientas o equipo que caen dentro del pozo6) Quemadura de la tubera de perforacin7) Cementacin de herramientas o de la tubera de perforacin dentro del pozo8) Perdida de la tubera de perforacin por fallas en las conexiones.

RECAPITULACIN

Nadie desea tener que vrselas con un trabajo de pesca, solo que en el momento menos pensado... ah est! Puede ser ocasionado por error humano o por falla mecnica, derrumbe, baja viscosidad del lodo, presin diferencial, adems de otras causas ya mencionadas anteriormente.

El xito de rescatar el pescado dentro de un intervalo que no agrave el costo de la operacin de perforacin estriba, primordialmente, en los conocimientos y experiencia que posea el perforador. El perforador debe mantenerse al da de lo nuevo en procedimientos y herramientas que le ayuden a lograr su cometido. Aparte de esto, debiera poder prever si por la naturaleza y segn el tiempo empleado en la operacin, sera ms ventajoso desviar la perforacin que intentar rescatarlo.

Finalmente, cabe decir que un perforador precavido vera la conveniencia de que su cuadrilla tambin estuviera familiarizada con la manera ms practica y eficiente de usar las herramientas de pesca. A todo lo cual se debe aadir que el perforador debe practicar ecuanimidad y por decirlo as, el seso.

WORK PAPER # 4

1. En qu consiste una operacin de pesca?

2. Explique cada una de las causas mas comunes que hacen necesaria una operacin de pesca.

3. Las operaciones y herramientas de pesca son la nica forma de poder liberar una tubera o sarta aprisionada, o se realizan algunos procedimientos de liberacin de sarta previamente? Explique.

4. Cules son las herramientas de pesca mas utilizadas para liberar tuberas o sarta?

5. Usted cree que las pescadores externos son los mas utilizados en operaciones de pesca, por qu?

6. Explique todas las causas posibles que pueden generar un atascamiento de la sarta de perforacin.

7. Qu problemas puede acarrear una operacin de pesca?


WORK PAPER # 5


TITULO: Sistema Bsico de Resistencia

FECHA DE ENTREGA: Octava Semana


SISTEMA BSICO DE RESISTENCIA

INTRODUCCIN

El sistema bsico de resistencia o fuerza de un equipo de perforacin rotaria esta conformado por los siguientes elementos:

1. Playas de almacenaje del material tubular 2. Subestructura3. Torre o mstil

PLAYAS DE ARRUME O ALMACENAJE DEL MATERIAL TUBULAR

Estas playas que completan el cuadro del sistema de resistencia o fuerza estn conformadas por estructuras metlicas hechas preferentemente de material estructural de acero o en muchos casos de material tubular descartado en las mismas perforaciones. Estas plataformas se colocan usualmente en la parte delantera de la torre y la subestructura y tienen dimensiones variables.

SUBESTRUCTURA

Como su nombre lo indica las subestructuras son los soportes donde descansa la torre por lo tanto debe tener la suficiente resistencia para resistir las cargas que se pronostican para la torre, el peso de la torre y su peso, con adecuados factores de seguridad. Por otro lado, su altura debe ser lo suficiente como para albergar cmodamente todos los dispositivos de seguridad tales como preventores, vlvulas de seguridad, etc., y permitir un cmodo acceso a los mismos en condiciones apropiadas para el personal de perforacin.

En pozos someros y en los mstiles no se acostumbra el uso de subestructuras. Un problema que debe ser resuelto es el cimiento encima del cual se colocara la subestructura y posteriormente la torre, puesto que estos cimientos deben resistir, con suficiente margen de seguridad, dichas cargas. El cimiento hecho a base de cemento constituye un excelente basamento, pero ordinariamente su costo es muy caro. El principio fundamental que se utiliza en la eleccin de estos cimientos es la resistencia de los suelos donde se colocaran la torre y la subestructura, a travs de una adecuada distribucin de cargas para cada pata de la torre se puede determinar el rea necesaria para cada esquina de la base de la subestructura.

Estos conceptos se aplican con base de acero estructural dispuestos en forma de lmina y tambin con plataformas hechas de madera atornilladas entre si que al mismo tiempo que cumplen su cometido, facilitan su transporte de localizacin a localizacin.

TORRES O MSTILES

La funcin de una torre de perforacin es proveer las facilidades verticales necesarias para levantas y bajar las herramientas de perforacin al pozo y dentro del pozo, durante las operaciones de perforacin. Debe tener la suficiente altura y resistencia como para facilitar dichas operaciones con la mayo seguridad y eficiencia. Las torres se diferencian de los mstiles en su portabilidad, es decir, que los mstiles son torres que se conforman en una sola unidad y por lo tanto se trasladan completas, mientras que las torres propiamente dichas son las de construccin articulada y deben ser armadas y desarmadas para su uso y transporte, puesto que tienen diseo empernado y desarmable.

Por regla general las torres de perforacin son las torres que se utilizan para pozos de profundidad mediana y profunda, mientras que los mstiles se utilizan para las perforaciones someras o de poco profundidad.

WORK PAPER N 5

WORK PAPER N 5

1. Cmo est conformado un equipo bsico de resistencia?

2. Calcular el tamao de la base de una esquina de la torre que se asentar en un suelo arenoso, cuya resistencia es de 57.6 lb/plg2 , cuando la resistencia o carga mxima de la torre ser de 235 ton y se usar un factor de seguridad de 2.5

3. La plataforma del enganchador se encuentra en la parte superior de la torre.F VExplique el uso que se le da a esta plataforma:

4. En pozos someros y en los mstiles se acostumbra el uso de subestructuras.F VExplique las caractersticas de estas subestructuras.

5. Explique cada una de las partes de una torre de perforacin

6. Qu diferencias fundamentales existen entre una torre y un mstil de perforacin, y en que condiciones se utilizan los mismos?

7. En qu circunstancias, una torre de perforacin, ser encuentra soportando las condiciones ms exigentes de carga debida al viento?


WORK PAPER # 6


TITULO: Sistema Bsico de Resistencia

FECHA DE ENTREGA: Novena Semana


CALCULO DE LA EFICIENCIA DE LA TORREINTRODUCCINLas torres de perforacin se clasifican de acuerdo a su capacidad de resistir dos clases de cargas: cargas producidas por la accin de los vientos y cargas compresivas.

A) La carga permisible debida a la accin de los vientos se considera en dos formas:

1. Con la torre vaca2. Con la torre llena de sondeo apilado, apoyado o arrumado en la plataforma del enganchador.

En el segundo caso el sondeo apoyado forma una especie de pared de acero apoyado contra la plataforma del enganchador, lo que crea un momento de fuerzas que tiende a volcar la torre. Si el viento estuviera soplando perpendicularmente a esta pared de acero se creara otro momento ms de fuerzas que tambin tiende a volcar la torre. En estas circunstancias, es decir, cuando el sondeo apoyado en la torre se inclina hacia una direccin y simultneamente el viento esta soplando en la misma direccin se tienen las condiciones ms exigentes de carga debida al viento.

De acuerdo a este criterio las torres de perforacin estn diseadas para cargas mnimas debida al viento de 54 millas/hora equivalente a una presin de 11.75 lbs/plg2 y 22.5 lbs/plg2 equivalentes a vientos de 75 millas/hora.

La carga debida al viento se calcula con la siguiente frmula:

P = 0.004 v2

Donde P es la carga debida al viento en bs/plg2, y v es la velocidad del viento en millas/hr

B) Cargas compresivas.- La carga compresiva permitida para un a torre de perforacin es igual a la suma de las resistencias a la compresin de sus cuatro patas. En el anlisis de esfuerzos que se har mas adelante, cada pata de la torre es tratada como una columna separada y su resistencia es computada en su punto mas dbil esta carga computada sin tomar en cuenta el propio peso de la torre y afectada por un factor de seguridad de 2, es considerada por API como la carga permitida de la torre, de acuerdo a estas consideraciones existen torres de perforacin cuya capacidad vara entre 86000 lbs a 1400000 lbs.WORK PAPER N 6

1. Calcular la carga ejercida en cada una de las patas de la torre y su factor de eficiencia, si sobre el gancho del bloque viajero se tiene un peso de 129275,152 kg, el diseo de la torre visto en planta es el siguiente:

Datoe = 0,841

BMalacateA

Dead Line

DC

Origen de la cargaCarga totalCarga en la pata ACarga en la pata BCarga en la pata CCarga en la pata D

Carga sobre el gancho

Carga sobre la lnea viva

Carga en la lnea muerta

WORK PAPER N 6

2. Calcular la carga ejercida en cada una de las patas de la torre y su factor de eficiencia, si sobre el gancho del bloque viajero se tiene un peso de 135000 kg, el diseo de la torre visto en planta es el siguiente:

Datoe = 0,841

BBA

DDC

Fast LineMalacate

Origen de la cargaCarga totalCarga en la pata ACarga en la pata BCarga en la pata CCarga en la pata D

Carga sobre el gancho

Carga sobre la lnea viva

Carga en la lnea muerta


WORK PAPER # 7


TITULO: Sistema de rotacin o perforacin

FECHA DE ENTREGA: Semana Once


SISTEMA DE ROTACIN O PERFORACIN

La funcin principal de este sistema es proporcionar rotacin a la columna de perforacin y al trpano durante la perforacin del pozo.

El sistema de rotacin est compuesto por:

1. Unin Giratoria2. Cuadrante, Vstago o Kelly3. El Buje de Impulso4. La Mesa Rotaria5. El Top Drive6. La Sarta de Perforacin7. El Trpano

UNIN GIRATORIA

Es un instrumento construido de tal que puede funcionar bajo condiciones de presiones elevadas, estas a veces soportan un peso superior a los 250 tn, rotando a 300 rpm, bajo 3000 psi de presin interna.Esta unin giratoria cumple con tres importancia funciona dentro de la perforacin:

1) Suspender toda la barra maestra2) Permitir la rotacin libre de la barra maestra.3) Proporcionar una conexin para la manguera de inyeccin, por donde se bombea el lodo al interior de la sarta.

Los componentes principales de la unin giratoria son: un cojinete de alta capacidad para soportar los esfuerzos axiales y un sello de fluido compuesto de caucho o fibra y anillos de metal para prever posibles descontroles.

Un buen cuidado de la unin giratorio consiste en una lubricacin de acuerdo a la recomendacin tcnicas del fabricante la revisin frecuente y minuciosa para detectar desgastes , rajadura y fugas ; y la atencin inmediata a las reparaciones necesarias. Existe otro tipo de unin giratoria que es la unin giratoria de potencia; se las puede usar en las instalaciones de reacondicionamiento de pozos. La unin giratoria de potencia puede realizar la mayor parte de los trabajos que desempea el equipo rotario.

EL CUADRANTE, VSTAGO O KELLY

Es un tubo hueco cuya superficie exterior es triangular, cuadrangular o hexagonal, generalmente tiene 40 pies (12 mt de largo). El cuadrante est enroscado a la unin giratoria y a la sarta de perforacin.

El cuadrante cumple las siguientes funciones:

1) Suspende la columna de perforacin2) Transmite el movimiento rotatorio de la mesa rotaria a las sarta de perforacin3) Conduce el fluido dentro de la sarta de perforacin.

En el extremo inferior del cuadrante se emplea un sustituto para evitar el desgaste de la rosca del cuadrante que se ocasiona en la maniobra del agregado de barras de sondeo.

Entre el cuadrante y la unin giratoria se instala una vlvula de seguridad de media vuelta, esta vlvula puede cerrase cuando se tenga un amago de descontrol del pozo.

BUJE DE IMPULSO

Est compuesto de dos partes:

1) Buje del cuadrante o buje de transmisin del cuadrante.- Viene equipado con rodillos, que permiten que el cuadrante pueda subir o bajar libremente est o no la mesa rotaria en movimiento.2) Buje Maestro.- Es un dispositivo que va colocado directamente en la mesa rotaria y sirve para acoplar el buje de transmisin del cuadrante con la mesa rotaria de tal manera que el impulso de rotacin o torsin de la mesa rotaria pueda ser transmitido al cuadrante y as pueda hacer girar a la sarta de perforacin. Tambin proporciona la superficie ahusada o cnica necesaria para sostener las cuas cuando estas sostienen las tuberas.

El cuadrante durante la perforacin est en contacto con el buje de transmisin que va colocado dentro del buje maestro, de esta manera mientras el buje maestro gira el buje de transmisin gira al mismo tiempo que l, dndole rotacin a la sarta de perforacin.

MESA ROTARIA

Es un elemento fundamental para la perforacin que realiza dos funciones: gira y sostiene; primero hace girar la sarta de perforacin, cuando la perforacin avanza entonces la mesa rotaria gira hacia la derecha en direccin o sentido de las manecillas del reloj. Luego, cuando se extrae la tubera del hoyo, la mesa rotaria sostiene la sarta con cuas durante los intervalos cuando la tubera no esta suspendida del gancho.

Las nicas partes al descubierto en las mesas rotarias modernas son las placas protectoras y el extremo de la rueda dentada. Tambin posee una superficie limpia y plana con un andadero antideslizante para mejor seguridad de la cuadrilla.

SARTA DE PERFORACIN

La sarta de perforacin est compuesta generalmente por tuberas de perforacin y portamechas; tambin se pueden utilizar otras herramientas especiales como ser: estabilizadores, escariadores, amortiguadores, tuberas pesadas (heavy weight), portamechas y tijeras hidrulicas-mecnicas; las cuales son utilizadas a medida que se profundiza el pozo. PRINCIPALES COMPONENTES DE UNA SARTA DE PERFORACIN

TRPANO, BARRENA O MECHA

De acuerdo a la clasificacin ms corriente los trpanos se clasifican en tres grupos: a) los trpanos de arrastre o cola de pescado, b) trpanos de conos deslizables o ha rodillos y c) trpanos de diamante.

DIFERENTES TIPOS DE TRPANOS DE DIAMANTE

TRPANOS TRICONOS

CLCULO DE CAPACIDADES (C)La capacidad de la tubera (sarta), del pozo, del anular o de las piletas es el volumen de lodo por unidad del longitud, de altura o de profundidad que cada uno de ellos es capaz de contener. Las capacidades a calcular en las diferentes secciones de un pozo son las siguientes:a) La capacidad de una seccin del pozo con la sarta fuera del pozo est dada por la siguiente ecuacin:C (bbl/ft) = HD2 (pulg) / 1029.4Donde HD es el dimetro interno de la caera de revestimiento o en su defecto del pozo (dimetro del trpano), en pulgadas.b) La capacidad en el interior de la tubera o de los portamechas est dada por:C (bbl/ft) = ID2 (pulg) / 1029.4Donde ID es el dimetro interno de la tubera de perforacin o de los portamechas.c) La capacidad en el espacio anular entre el pozo abierto y los portamechas o la sarta de perforacin est dada por:C (bbl/ft) = (HD2 ODp-t2) / 1029.4Donde HD es el dimetro del pozo abierto (trpano) sin casing en pulgadas ODp-t es el dimetro externo de los portamechas o de la tubera en pulgadas d) La capacidad en el espacio anular entre el pozo con casing y la sarta de perforacin est dada por:C (bbl/ft) = (HD2 ODt2) / 1029.4 Donde ODt es el dimetro externo de la tubera de perforacin en pulgadasHD es el dimetro interno del casing o revestimientoCLCULO DE VOLMENESEl volumen que ocupa el lodo en las diferentes secciones del pozo o en las piletas est dado por la siguiente ecuacin:V (bbl) = C(bbl/ft) x h(ft)Donde C es la capacidad y h la altura del lodo, longitud de la tubera o portamechas o la profundidad de la seccin del pozo lleno de lodo.

WORK PAPER N 7

1.Determinar el volumen total de lodo que hay dentro del siguiente pozo:

3000 m600 m200 m Dc = 95/ 8 x 8,85 Portamechas = 6, 5 x 3 DH = 9

2. Determinar el incremento de densidad necesario; en gr/cc, ppg y en porcentaje; para controlar un pozo cuya densidad inicial era de 9.45 ppg y al cerrar preventores se registr una presin de 1050 psi, al estar perforando justo a 100 ft por debajo de la zapata de la caera intermedia asentada a 1350 m mas profundo que la zapata de la caera superficial. Profundidad de asentamiento de la caera superficial = 950 m.

3. Determinar el incremento de densidad necesario; en gr/cc, ppg y en porcentaje; para controlar un pozo cuya densidad inicial es equivalente al 93.5% del valor de la densidad del ejercicio anterior y la presin registrada es menor en 185 psi. La zapata de la caera superficial est cementada a un 3.5% menos profundo que en el caso anterior.

4. Cules son las funciones que cumple la unin giratoria?5. Qu es el buje de impulso y cmo est compuesto?

6. Explicar cmo se perfora un pozo utilizando el Kelly o vstago y el Top Drive.

7. Cules son los tipos de trpanos ms utilizados y cules son sus caractersticas?

8. Cmo est compuesto un BHA generalmente?

9. Cules son las clases y grados de drill pipes?

10. Qu son los portamechas y que funciones cumplen?


WORK PAPER # 8


TITULO: Sistema de Elevacin o Izaje

FECHA DE ENTREGA: Semana Quince

PERIODO DE EVALUACIN: Examen Final

SISTEMA DE ELEVACIN O IZAJEINTRODUCCINEste sistema se lo utiliza para: a) maniobrar la sarta de perforacin; b) bajar caera de revestimiento; c) bajar arreglos de pruebas de formacin y arreglo final de produccin. La funcin principal de este sistema es absorber los esfuerzos debido a las cargas pesadas generadas durante la perforacin.Los componentes principales de este sistema son: 1) malacate o cuadro de maniobras; 2) el bloque corona; 3) el bloque aparejo; 4) el cable de perforacin; 5) el ancla; 6) el tambor de reserva.CLCULO DE LA TONELADA MILLA

Es el clculo del trabajo que hace el cable de perforacin para mover los diferentes componentes del sistema de perforacin.W = f(Toneladas) x d(Millas)W = TM = Waparejo + Wtub. Perf. + WpmVIAJE COMPLETOEs una operacin que consiste en sacar toda la sarta o columna de perforacin hasta superficie, desde una profundidad cualquiera, y nuevamente volverla a bajar hasta la misma profundidad.Entonces un viaje completo es subir la herramienta y volverla a bajar hasta la misma profundidad de donde fue sacada.El trabajo total hecho por el cable de perforacin en un viaje completo o viaje redondo es igual a la suma algebraica del trabajo para mover:1. El conjunto de la polea viajera2. La tubera de perforacin3. El peso adicional de los portamechas

TMvc = ((D*(L+D)* Wm) / 10560000) + ((D*(M+0,5*C)) / 2640000)

D = profundidad total del pozo (ft)L = longitud promedia d un tiro de tubera (90 ft)Wm = peso unitario del sondeo * factor de flotacin = Wsd * ffM = peso del conjunto de izaje o aparejo (lbs)C = Cc * ffCc = (Wpm Wsd) * LpmFf = 1 0.015 * densidad del lodo (ppg)Wpm = peso unitario del portamechaWsd = peso unitario de las tuberas

TONELADA MILLA EN UNA OPERACIN DE PERFORACINEs igual a tres veces la profundidad hasta donde se perfora menos la profundidad de donde se empez a perforar.Tmop = 3(TMD2 TMD1) = 3(TMvcD2 TMvcD1)

WORK PAPER N 8

1. Se tienen los siguientes datos de un pozo:

Densidad del lodo = 1.152 gr/ccD = 1219 mSondeo = 4.5 * 13.3 #/ftPM = 6.5 * 2.75 * 83 #/ft * 300 ftM = 6804 kgL = 60 ft

La tonelada milla realizada por el cable de perforacin al sacar la herramienta del pozo para cambiar el trpano y volverlo a bajar ser de:

a) TM = 57 b) TM = 52.55 c) TM = 53.79

2. Se tienen los siguientes datos de un pozo:

Densidad del lodo = 10.5 ppgD1 = 1524 mD2 = 1676.32 mSondeo = 4.5 * 16.6 #/ftPM1 = 5 * 2.75 * 66 #/ft * 300 ftPM2 = 8 * 3 * 91 #/ft * 600 ftM = 25000 lbL = 27.43 m

La tonelada milla realizada por el para perforar desde D1 hasta D2 ser de:

a) TM = 59.49 b) TM = 49.49 c) TM = 52.49

3. Qu es el malacate y que funciones cumple?

4. Qu es el cable de perforacin y que caractersticas tiene?

5. Qu es el tambor de reserva?

6. Qu es el bloque corona y cules son sus caractersticas?

7. Qu funciones cumple el ancla?


WORK PAPER # 9


TITULO: Sistema Hidrulico

FECHA DE ENTREGA: Semana Dieciocho


SISTEMA HIDRULICO BOMBAS DE LODO, CAUDAL Y VELOCIDADES

Las bombas movilizan el lodo desde la pileta de succin hasta el fondo del pozo y luego de vuelta hasta la lnea de descarga. La descarga de estas bombas se hace a travs de cilindros, mediante el movimiento de pistones.

El desplazamiento de la bomba es el volumen de lodo que la bomba descarga en cada carrera, expresndose en barriles por carrera, el desplazamiento de la bomba depende del dimetro del cilindro, de la longitud de recorrido del pistn y de la eficiencia volumtrica de la bomba.

El caudal es el volumen del fluido descargado por la bomba de lodo por unidad de tiempo durante la circulacin en el pozo expresndose en bbl/min. o gal/min. El caudal es dado por la formula:

Caudal = desplazamiento de la bomba x velocidad de la bomba

El tiempo requerido por la bomba para descargar un volumen determinado de lodo depende del caudal, en efecto:

tiempo = volumen caudal

La velocidad de un fluido que fluye a travs de una seccin del espacio anular esta dada por la formula:

Velocidad = caudal Capacidad de la seccin

La velocidad resultante ser en pies por minuto si la capacidad fue expresada en bbl/ft y el caudal en barriles por minuto.BOMBAS DUPLEX DE DOBLE ACCIN La bomba doble tiene dos embolo por bomba y desplaza el liquido en ambos lados del embolo, a medida que el fluido es succionado en un lado, fluido es descargado al otro lado.Se utiliza un tanque de compensacin o amortiguador de vibracin para compensar el flujo.(Fig. 11)

Este tipo de bombas esta definido por el dimetro del vstago, longitud y dimetro de la camisa. La longitud de la camisa equivale a la longitud de la embolada y el dimetro de la camisa equivale al dimetro del pistn.( 1 embolada = 1 ida y vuelta del pistn )

La bomba duplex esta siendo paulatinamente reenlazada por las bombas triplex de mayor presin.

Caudal para una Bomba Duplex:

Qb(gpm)= Vdb(gal/emb) * Vb ( Emb/min)Volumen de desplazamiento para una bomba duplex

Vida= Lc * /4 * Dc2 Vvuelta= Lc * /4 * Dc2 - Lc * /4 *Dv2Vdb = Lc * /4 * Dc2 + Lc * /4 * Dc2 - Lc * /4 *Dv2Vdb(EMB) = Lc * /4 (2 Dc2 - Dv2 )

La bomba duplex esta siendo paulatinamente reenlazada por las bombas triplex de mayor presin.BOMBA TRIPLEX

La bomba triplex es de simple accin y se caracteriza por que lleva tres pistones los cuales desplazan el lodo en un solo sentido, este tipo de bomba esta definido por la longitud y dimetro de la camisa

Caudal de la bomba Triplex

Qb(gpm)= Vdb(gal/emb) * Vb ( Emb/min)

* Volumen de Desplazamiento para una Bomba Triplex:

Vdb (bbl/emb.)= 0.000243 (DI camisa)2 x longitud de la carrera [pulg] x eficiencia

Potencia de la bomba

HHp = [ pb (psi) * Qb (gpm) ] / 1714

La bomba triplex consta de tres mbolos por bomba, desplaza el fluido solo en una direccin mientras que los mbolos alternadamente succionan y descargan el fluido.

Output valve------Valvula de salidaMud in from suction tank------entra el lodo proveniente de el tanque de succinIntake valve----Valvula de entradaOutput valve--------Vlvula de salidapulsation dampener----Estabilizador de flujo

WORK PAPER N 9

1. Se tiene un equipo de perforacin con dos bombas triplex cuyo caudal real es 4572.2 ft3/hr, adems se tienen los siguientes datos:

Vel. Nominal bomba = 1.333 emb/segdc = 6dv = 3Lc = 22Pbomba = 3800 psiVel. Real bomba = 79.94 emb/min

Calcular: a) caudal nominal de la bomba; b) tiempo de circulacin; c) tiempo de retorno; d) potencia hidrulica; e) nmero de emboladas para circulacin; f) nmero de emboladas para retorno y; g) eficiencia de la bomba.

Los datos del pozo en perforacin son los siguientes:

350 m DH = 83600 mPM = 6.5 x 21500 m13 3/8 x 12.6154.5 x 3.6409 5/8 x 8.7552500 m

WORK PAPER N 9

2. Se tiene un equipo de perforacin con una bomba duplex con los siguientes datos:

Vel. bomba = 60 EPMdc = 5.5dv = 3Lc = 18Pbomba = 3000 psiEficiencia de la bomba = 100%

Calcular: a) caudal de la bomba; b) tiempo de circulacin; c) tiempo de retorno; d) potencia hidrulica; e) nmero de emboladas para circulacin; f) nmero de emboladas para retorno

Los datos del pozo en perforacin son los siguientes:

1000 ft DH = 910000 ftPM = 8 x 3800 m

4.5 x 3.28612 1/8 x 10

5000 ft

PROGRAMA DE CALIDAD UDABOL

PRESIN DE FORMACIN


En base a la informacin de arriba debatir y analizar el origen de zonas con gradientes normales, subnormales y anormales de presin y las consecuencias que estos pueden ejercer durante la perforacin de un pozo.

CONCEPTOS BSICOS DE PRESIONES

Las ecuaciones para calcular la presin hidrosttica que el lodo ejerce contra las paredes del pozo que se est perforando son:Ph (psi) = 0.052 * Densidad * TVDPh (psi) = 1.4212 * Densidad * TVD

Al utilizar cualquiera de ellas obtendremos el mismo resultado, siempre y cuando reemplacemos en ellas los parmetros en sus respectivas unidades para que las constantes que se encuentran por delante de ambas ecuaciones (0.052 y 1.4212 respectivamente) nos arrojen el resultado en unidades de psi (pound square inch = libras por pulgada cuadrada).

Basndose en la informacin de arriba analizar dimensionalmente las ecuaciones y determinar el origen de las constantes que aparecen en ellas, explicar porque se utiliza la TVD y no la MD para ello realizar un grfico ilustrativo de su respuesta.

SISTEMA TOPO DRIVE

Algunos equipos de perforacin utilizan un sistema o equipo llamado Top Drive (equipo de transmisin superior) para hacer girar la sarta de perforacin. El top drive es acoplado a la torre de perforacin mediante un sistema de rieles guas instalados en las patas de la torre, sobre las cuales el top drive se desliza fcilmente hacia arriba o hacia abajo durante la perforacin. Con el equipo de top drive la mesa rotaria no es la que hace girar a la sarta de perforacin.

Determinar las ventajas y desventajas de usar este equipo y no la mesa rotaria, los tipos de top drive que existen y cual considera que es el mejor independientemente del costo de los mismos.

PRESIONES EN TUBERAS Y EN EL ANULAR

Durante la perforacin de un pozo se tuvo un brote y el pozo se cerr. La TVD y la MD es de 4725 ft, el peso del lodo actual es 8.9 ppg, la presin de cierre en la tubera (SIDPP) es de 98 psi y la presin de cierre en el anular (SICP) es de 160 psi, la ganancia en los tanques es de 8.2 bbl. Determinar la densidad para controlar el pozo y la presin de formacin.

Por qu la presin de cierre en la tubera es menor que la presin de cierre en el anular, siempre se da esta situacin, cul de las dos presiones utiliza, en la ecuacin correspondiente, para resolver el problema y controlar el pozo?

WORK PAPER # 10


TITULO: Diseos de la sarta de perforacin

FECHA DE ENTREGA: Semana Diecinueve


Arreglos de fondo

- Prevenir patas de perros - Producir huecos de tamao mximo y utilizable - Mejorar el desempeo de la broca - Minimizar problemas de la perforarcin - Minimizar vibraciones dainas- Minimizar el peligro de aprisionamiento diferencial - Reducir problemas de produccin

Componentes del BHA

- Brocas -Drill Collars- Estabilizadores -Heavy Weight Drill Pipes- Conexiones - Drill Pipes

Guias para seleccin para Drill Collars

1) Para Drill Collars de dimetro reducido, 6 pulgadas y menos, evitar BSR por arriba 2.75:1 y por debajo 2.25:1.2) Para condiciones de alta RPM y formaciones blandas, evitar BSR de ms de 2.85:1 y por debajo de 2.25:13) Para formaciones duras y abrasivas y tamao Drill Collars cerca del dimetro del hueco evitar BSR por encima de 3.2:1 y por debajo de 2.25:1 en caso de utilizar de conexiones de bajo torque, BSR 3.4:1 sern satisfactorias 4) Para formaciones de gran abrasibidad donde se espera una prdida de dimetro utilizar combinaciones en el rea 3.0:1 5) En medio ambiente corrosivos usar combinaciones de entre 2.5:1 a 3.0:1

Torque y Arrastre

Torque es la medida de la fuerza torsional que se aplica a una conexin para asegurarse que los hombros no se separen. Perforando la longitud del Brazo de la llave multiplicada para dar el torque expresado en pies/libras

Ejemplo

Brazo de la llave: 4,2 pies Tensin: 2000 libras Torque: 4,2 pies x 2000 libras = 8400 pies- libra

Cuidado de los Drill Collars

Una falla Drill Collars mientras se halla perforando puede tener consecuencias graves en cuanto a perdidas de tiempo operacionales se refiere los Drill Collars deben ser inspeccionados con frecuencias y regularidad los miembros daados y defectivos deben ser removidos de inmediato.Los Drill Collars deben ser mantenidos bajo condiciones ptimas de operacin:

-Manejo- Limpieza -Lubricacin -Inspeccin

Herramientas Pesadas 1) Reduce considerablemente los costos de perforacin al eliminar o reducir la roturas de tuberas en la zona de transicin2) Aumenta el perfomance y la capacidad de alcanzar mayores profundidades de equipos pequeos al sustituir a los Drill Collars.3) Representa un ahorro considerable en perforacin direccional al reemplezar en gran medida a los Drill Collars reduciendo problemas de Torque tendencia o cambio de direccin, posibilidades de aprisionamiento diferencial.

WORK PAPER N 8

WORK PAPER # 10


TITULO: Aplicaciones De la Perforacin Direccional

FECHA DE ENTREGA: Semana 20


Situaciones Que Requieren El Uso De La Perforacin Direccional:Complicaciones por la geologa local.Incremento de la produccin de un yacimiento desde un pozo en particular.Disminuir costos (ej: evitar instalaciones off-shore)Disminuir riesgos ambientales.Necesidad de mantener la verticalidad en pozos profundos.Pozos de alivio.Comercializacin y distribucin (construccin de oleoductos y gasoductos)Al igual que en otras operaciones de perforacin, en perforacin direccional tambin existe la necesidad de obtener un rendimiento efectivo en costos.Segn datos de importantes compaas, el costo de perforacin representa aprox. el 40%de los costos de descubrimiento y desarrollo.

Evolucin TecnolgicaAlrededor de 1850 Orgenes perforacin rotativa.1873 Patentamiento del primer motor de fondo.Dcada de 1920 Perforacin direccional controladaImpedir curvatura de pozos verticalesDesvo ante obstrucciones.Dispositivos y Tcnicas de RelevamientoLos Relevamientos direccionales proporcionan al menos tres datos fundamentales:ProfundidadInclinacinAzimut

Perforacin con motor direccionalSe logra de 2 modos:Rotacinla totalidad de la sarta de perforacin rota (igual que en la perforacin convencional) y tiende a perforar hacia delante.DesplazamientoPara iniciar un cambio en la direccin del pozo, se detiene la columna de perforacin en una posicin tal que la seccin curva del motor se encuentre ubicada en la direccin de la nueva trayectoria. Se refiere al hecho de que la porcin de la sarta que no rota se desliza por detrs del conjunto direccional.Hoy, un motor direccional tpico consta de:

Seccin de potencia (PDM)Seccin curva (0 a 3)Eje propulsorMecha

Ventajas Y Desventajas Desventajas:Se requiere una extrema precisin para orientar correctamente la seccin curva debido a la elasticidad torsional de la columnade perforacin.Mayor problema tendencia de la columna no rotativa a sufrir aprisionamientos la tubera principal se apoya sobre el lado inferior del pozo @ produce velocidades desparejas alrededor de la tubera.La falta de rotacin de la tubera disminuye la capacidad de remover los recortes sobre el lado inferior del pozo, se puede formar un colchnde recortesMenor potencia disponible para mover la mecha. Esto, junto con la friccin por el deslizamiento, reduce la tasa de penetracin (ROP)Si se cambia del modo de deslizamiento al modo de rotacin con herramientas direccionales, se obtiene una trayectoria ms irregular.Las numerosas ondulaciones aumentan la tortuosidad, esto aumenta la friccin durante la perforacin. Durante la perforacin se produce acumulacin de gas en los puntos altos y agua en los bajos

A pesar de todos estos problemas, la perforacin direccional con motor direccional sigue siendo ms efectiva en trminos econmicos y por el momento es el mtodo de perforacin ms utilizado.

Si se cambia del modo de deslizamiento al modo de rotacin con herramientas direccionales, se obtiene una trayectoria ms irregular.Las numerosas ondulaciones aumentan la tortuosidad, esto aumenta la friccin durante la perforacin. Durante la perforacin se produce acumulacin de gas en los puntos altos y agua en los bajosSistema Rotativo Direccional (RSS: RotatorySteerableDrillingSystem)La industria petrolera los clasifica en dos grupos:Empuje de MechaLos conjuntos constituyen sistemas compactos y poco complicados.Solo agregan 3.8m a la longitud total del BHA.Comprende:Unidad Sesgada: detrs de la mecha. Aplica una fuerza sobre la mecha en una direccin controlada mientras toda la columna gira.Unidad de Control: detrs de la unidad sesgada. Contiene dispositivos electrnicos, sensores y un mecanismo de control que proporcionan la magnitud y la direccin promedio de las cargas del lado de la mecha.+ desarrollados (PowerDrive)Direccionamiento de la mecha-desarrolladosUnidad SesgadaPosee 3 patines externos articulados activados por el flujo de lodo controlado a travs de una vlvula que utiliza la diferencia de presin de lodo existente entre el interior y el exterior.La vlvula de 3 vas de disco rotativo acciona los patines al dirigir el lodo en forma sucesiva a la cmara del pistn de cada patn, a medida que rota para alinearse con el punto de empuje deseado en el pozo (opuesto a la trayectoria deseada).

Una vez que el patn pasa por el punto de empuje, la vlvula rotativa corta el suministro de lodo.Cada patn se extiende no ms de 1 cm durante cada revolucin de la unidad sesgada

Un eje conecta la vlvula rotativa con la unidad de control para regular la posicin del punto de empuje. Si el ngulo del eje se encuentra geoestacionario con respecto a la roca, la mecha ser empujada directamente en una direccin. Si no hay que modificar la direccin, el sistema opera en forma neutral.Unidad de controlMantiene la posicin angular propia del eje de impulso relativo a la formacin.Montada sobre cojinetes que le permiten rotar libremente alrededor del eje de la sarta de perforacin.Posee su propio sistema de activacin a travs del cualla puede dirigir para que mantenga un ngulo de giro determinado o un ngulo de orientacin de la herramienta con respecto a la roca.Sensores del acelermetro y magnetmetro proporcionan informacin relativa a la inclinacin y el azimut de la mecha. Adems, de la posicin angular del eje de impulso.En el interior impulsores de turbina de rotacin montados en los extremos de la UC.Estos impulsores desarrollan el torque necesario por medio de imanes permanentes de gran potencia cuya accin se suma a la de las bobinas de induccin ubicadas en la UC.La transmisin del torque desde los impulsores a la UC se controla en forma elctrica modificando la resistencia de las bobinas de torsin.Impulsor Superior o torquerpara aplicar torque a la plataforma, en la misma direccin de la rotacin de la columna de perforacin.Impulsor Inferiorla hace girar en la direccin inversa.Otras bobinas generan energa para los dispositivos electrnicosEl funcionamiento del sistema puede ser monitoreado por medio de herramientas MWD y de los sensores en la UC.El nivel de referencia utilizado para establecer el ngulo geoestacionario del eje es proporcionado por un acelermetro triaxial o por el magnetmetro montado en la UC.Ventajas:Rotacin continua de la sarta de perforacinmejora en gran medida la limpieza del pozominimiza el aprisionamiento de la columnafacilita el control dimensionalLa potencia disponible en la mecha no disminuye por la necesidad de realizar operaciones de perforacin con deslizamiento.El control direccional se puede mantener ms alldel punto donde el torque y el arrastre hacen que el deslizamiento con un motor resulte poco efectivo.Sensores adicionales en la UC:Velocidad instantnea de la columna de perforacin respecto a la roca.Sensores trmicos y de vibracin registran datos adicionales sobre las condiciones de fondo.Computadora instalada a bordo muestrea y registra las condiciones de perforacin que se transmiten en forma inmediata a la superficie por medio del sistema MWD o se recupera posteriormente.Aplicacin de los Mtodos1) Tipo I.-( Mtodo de Mnima Curvatura)

Este mtodo indica que el pozo en su trayectoria es igual al simple promedio del ngulo de direccin y el ngulo del rumbo medidos entre 2 estaciones.

Norte = MD * sen [I1 + I2 /2] cos [A1 + A2/2] Este = MD * sen [I1 + I2 /2] sen [A1 + A2/2]

Vert. = MD * cos [I1 + I2 /2]

2) Tipo II.- (Mtodo del radio de curvatura)

Este mtodo indica que se utilizan varios mtodos de ngulos medidos en terminales superiores que infieren a lo largo de la longitud del curso de direccin generando una curva en el espacio que representa la trayectoria del pozo. Norte = MD * [cos I1 cos I2] * [sen A2 sen A1] (I2 I1) * (A2 A1) Este = MD * [cos I1 cos I2] * [cos A1 cos A2] (I2 I1) * (A2 A1)

Vert. = MD * sen I2 sen I1 I2 I13) Tipo III.- (Metodo de mxima curvatura)

Asume el pozo como un arco esfrico de mnima curvatura o mximo radio de curvatura entre 2 puntos

RF= __2__ * tang * __DL__ DL 2 RF= 1 + _(DL)2_ + _(DL)4_ + _17(DL)6_ 12 120 2016

Cos DL= cos (I2 I1) sen I1 * sen I2 * [1 - cos (A2 A1)]

Norte = MD * [sen I1 * cos A1 + sen I2 * cos A2] * RF 2

Este = MD * [sen I1 * sen A1 + sen I2 * sen A2] * RF 2

Vert. = MD * [cos I1 cos I2] * RF 2

1UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA

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