barrenas e hidraulica de perforacion(3)

5/9/2018 Barrenas e Hidraulica de Perforacion(3) - slidepdf.com

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Barrenas e Hidráulica de Perforación

1

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN Y DEFINICIÓN 2Información requerida y principios 2

II. TIPOS DE BARRENAS 3Barrenas tricónicas 3Barrenas de cortadores fijos 8Barrenas especiales 12

III. MECÁNICA DE ROCAS 12Objetivo 12Introducción 13Evaluación de formaciones 13Conceptos básicos 16Propiedades mecánicas de las formaciones 24Medición de las propiedades mecánicas de las rocas 26Aplicación a selección de barrenas 27Referencias 39

IV. SELECCIÓN DE BARRENAS 30Criterios de selección de barrenas 30Selección por medio de registros geofísicos 33Selección en función a la formación que se va a perforar 36Factores que afectan el desgaste de barrenas 38Evaluación del desgasgte de barrenas 39Evaluación económica de rendimientos 41

V. OPTIMIZACIÓN DE LA PERFORACIÓN 47Introducción 47Modelos matemáticos de perforación 47Derivación de ecuaciones básicas 58

VI. FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE PENETRACIÓN 60Introducción 60Variables inalterables 61Variables alterables 66

VII. HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN 80

Barrenas e Hidráulica

de Perforación



34

Figura 33.



37

Figura 35



56

derivaron (ver el punto Derivación de ecuaciones básicas), para el caso en que el desgaste del dientelimita la vida de la barrena, utilizando el procedimien-to descrito por Maratier. El peso sobre barrena porpg de diámetro de la barrena óptimo, (W /

d)opt

, estádado por:

donde la constante H1 y (W/d)max se puede obtenerde la tabla 2 y las constantes a

5a a

6se obtienen del

análisis de regresión.

El valor esperado de la vida de la barrena estádado por:

y la velocidad de rotación óptima, Nopt, está dadapor:

Donde el factor de abrasividad H, se obtiene a partir

Tabla 8. Ejemplo de evaluación del costo por pie.

de la medida del desgaste de la barrena y la ecua-ción 10. Cuando se utilizan las ecuaciones para ob-tener el peso óptimo sobre barrena y la velocidadde rotación, el costo por metro se debe calcular paraun desgaste de dientes H, de 1 y 0.95 para asegurarla validez de la suposición de que la vida de la barre-na está limitada por el desgaste del diente.

Desgraciadamente, expresiones analíticas simplespara calcular el mejor peso sobre barrena constantey velocidad de rotación no se han podido obteneren el caso de que el desgaste del balero limite la vida

de la barrena. Ante esta situación se debe construiruna tabla del costo por metro aplicando las ecuacionesanteriores en forma iterativa.

Hidráulica óptima

La ecuación del costo por metro utilizada no in-cluye los costos provocados por el bombeo aso-ciados con la optimización de la hidráulica de labarrena. Sin embargo, puesto que el costo delbombeo es generalmente pequeño comparadocon el costo diario del aparejo, esto no es una li-mitación seria. Nelson18 demostró que los gastosdebidos al bombeo se pueden relacionar con loscaballos de fuerza hidráulicos desarrollados porla bomba.

Observando la ecuación 1, podemos ver que el rit-mo de penetración será máximo cuando el término a

8x8

sea máximo. Como se muestra en el punto Derivación de ecuaciones básicas, esto se logra se-leccionando el tamaño de toberas y las condiciones

a5 H

1

wd ( )

max

+a6

wd ( )

t

a5 H

1+a

6

wd ( )

opt =

C b+t

t +t

cC r

H 1 -1

a6

t b=[ ][ ]

[ ] H 3

-4

-τ H

t b

wd ( )

max

wd ( )

max

wd ( )

opt N opt

=100[ ]




Σ[(1 ) (1 ) ]2dD dD

C f =

C r

∫e-a h (1+H h)dh7



59

Optimización del peso sobre barrena y velocidad derotación

Optimización de la hidráulica

G = 1.0 -Σ[(1n )

OB- (1n )

C]dD

dt

dD

dt

Σ[(1n )OB

- (1n )]2dD

dt

dD

dt

C f =

C b +t

t +t

c+t

b

C r

1C

r

∆ D

∆ D = Exp(a1+Σa

j x j

+a8 x

8 ) ∫

ο tbe -a7hdt

J 1= Exp(a

1+ Σa

j x j+a

8 x

8 )

∆ D = J 1 ∫ ο tbe -a7hdt........(b - 2b)

dt =

∫ ο h(1 + H

2h ) dh

.( )( )τ H

H 3

d max d 100 1W W ( )

N - 4d max

W ( )

H 1

1+ H 2/ 2

dt = J 2∫ ο h(1 + H

2h ) dh

∆ D = J 1 J

2 ∫ ο he -a7h(1 + h

2h ) dh

t b

= J 2∫ ο h(1 + H

2h ) dh

[ ]+

∫ e

( 1+H 2h)dh7

J 1 J 2

C b

C r

+t t +t

c

J 1

∫ (1+ H 2h)dh

(a5

-

a5 J

2∫ (1+ H

2h)dh=0

( )C

b

C r

+t t +t

c+

t

W d ( )

max

-( )W d

-( )W d

W d

(1 - ) + J 2∫ (1+ H 2h)dh=0( )C bC r

+t t +t c H 1a6

ρ q2

∆ pb

d n= K

1( )0.25

∆ pb= P

P-K

2qm

∆ Pd =

2 P p

m+2

[ ]ea8 x8= [ Pq2-K 2qm+2]0.25a8

ρ .75

350µΚ 1

2 P pq-(m+2) K

2qm+1=0

2 P p-(m+2)∆ P

d =0

barrenas e hidraulica de perforacion(3)

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