calculos basicos ct

Cálculos Básicos para Coiled Tubing

CÁLCULOS MRB 2011

Volumen interior de la tubería:

Volumen bbl = )(0009714.02 ftdprofundidaID

E.g. ¿Qué volumen (bbl) tiene 12,500ft de tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Volumen bbl = bblft 96.19500,120009714.0282.1 2

Volumen del anular:

Volumen bbl = )(0009714.022 ftdprofundidaODID

Ejm: ¿Qué volumen (bbl) anular tiene 12,500ft de tubería 3 1/2" (ID = 2.992") con

12,500ft de tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Volumen bbl = bblft 4.81500,120009714.05.1.992.2 22

Velocidad del fluido en la tubería

Velocidad ft/min =

min/0009714.0

min)/(2

ftID

bblCaudal

Ejm: ¿Qué velocidad (ft/min) tenemos si bombeamos agua a 2 bbl/min a través

de tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Velocidad ft/min =

min/253,10009714.0282.1

min/22

ftbbl


CÁLCULOS MRB 2011

Velocidad del fluido en el anular

Velocidad ft/min =

min/0009714.0

min)/(22

ftODID

bblCaudal

Ejm: ¿Qué velocidad (ft/min) anular tenemos si bombeamos a 2 bbl/min entre

tubería de 3 1/2" (2.992") y tubería continua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Velocidad ft/min =

min/3070009714.05.1992.2

min/222

ftbbl

Peso de la tubería:

Peso de la Tubería lbs = )()/( ftLongitudftlbPeso

Ejm ¿Qué peso tiene 12,500 ft de tubería continua de 1 1/2" (1.623 lb/ft)? Peso de la Tubería lbs = lbsftftlb 288,20500,12/623.1

Presión hidrostática:

Presión Hidrostática psi = verticalftdprofundidagallbDensidad )()/(052.0

Ejm: ¿Qué presión hidrostática ejerce 12,500 ft vertical de agua (8.34 lb/gal)? Presión Hidrostática psi = psiftgallb 421,5500,12/34.8052.0

Presión hidrostática diferencial Presión Hidrostática diferencial psi = BpsicaHidrostátiApsicaHidrostáti )()(

Ejm: ¿Cuál es la presión hidrostática diferencial entre una columna de agua (8.34

lb/gal) en la tubería contra una columna de lodo (9.2 lb/gal) en el anular con un profundidad de 12,500 ft?

Presión Hidrostática "A" psi (lodo) = psiftgallb 980,5500,12/2.9052.0

Presión Hidrostática "B" psi (agua) = psiftgallb 421,5500,12/34.8052.0

Presión Hidrostática diferencial psi = psipsipsi 559421,5980,5


CÁLCULOS MRB 2011

Potencia requerida Potencia (HHP) = )(min)/(02448.0 psipresiónbblCaudal

Ejm: ¿Cuánta potencia de bombeo es necesario para poder bombear un fluido a

7,500 psi @ 15 bbl/min? Potencia (HHP) = HHPpsibbl 754,2500,7min/1502448.0

Propiedades de Nitrógeno

1 galón líquido (Nitrógeno) = 6.74 lb

1 galón líquido (Nitrógeno) = 93.6 scf 1 galón líquido (Nitrógeno) = 3.785 litros 1 litro líquido (Nitrógeno) = 28.32 scf 1 scf de Nitrógeno gas = 0.0724 lb/scf (0.0096785 lb/gal) Por eso se puede ver que 1,128 scf de gas es igual que 81.7 lbs )128,10724.0(

*Nota: El factor de volumen para el Nitrógeno es una relación de compresibilidad usando una temperatura y presión conocida. Se puede encontrar este número. Densidad de Nitrógeno (gas)

Densidad =

42

/0724.0)/( scflbbblscfFactor

Ejm: 3,500 psi presión promedio @ 1500F temperatura promedia (factor de

volumen 1,055 scf/bbl):

Densidad =

gallbscflbbblscf

/82.142

/0724.0/055,1


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Presión Hidrostática (gas)

Presión Hidrostática psi =

)(052.042

/0724.0)/(ftdprofundida

scflbbblscffactor

Ejm: 3,500 psi presión en la boca del pozo @ 1500F temperatura promedia (factor de volumen 1,055 scf/bbl). ¿Cuál es la presión hidrostática de nitrógeno y la presión total en 12,000 ft?

Presión Hidrostática psi =

psiftscflbbblscf

135,1000,12052.042

/0724.0/055,1

Presión total = cahidrostátipsipresiónbocapsipresión )()(

Presión total = psipsipsi 635,4500,3135,1 Presión de Circulación y Desplazamiento (gas) Ejm: Desplazar agua de (8.34 lb/gal) desde la tubería de producción 3 1/2" hasta

una profundidad de 15,000 ft. Temperatura promedia es 1800F. ¿Cuál es la cantidad de Nitrógeno necesario y cuál será la presión en cabezal después?

Volumen de la tubería 3 1/2": )(0009714.02 ftdprofundidaID

Volumen de la tubería 3 1/2": bblft 4.130000,150009714.0992.2 2

Presión Hidrostática del agua: verticalftdprofundidagallbDensidad )()/(052.0

Presión Hidrostática del agua: psiftgallb 500,6000,15/34.8052.0

Factor de Volumen "A" para Nitrógeno en 6,500 psi @ 1800F es: 1,567 scf/bbl Presión Hidrostática "A":

)(052.042

/0724.0)/(""ftdprofundida

scflbbblscfAfactor

Presión Hidrostática "A":

psiftscflbbblscf

107,2000,15052.042

/0724.0/567,1


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Presión "B" = psipsipsi 393,4107,2500,6

Factor de Volumen "B" para Nitrógeno en 4,393 psi @ 1800F es: 1,180 scf/bbl Presión Hidrostática "B":

)(052.042

)(0724.0)/(""ftdprofundida

scflbbblscfBfactor

Presión Hidrostática "B":

psiftscflbbblscf

587,1000,15052.042

/0724.0/180,1

Presión de cabezal =

2

))()(()(

BcaHidrostátiAcaHidrostátifluidopsicaHidrostáti

Presión de cabezal =

)(653,42

)587,1107,2(500,6 menteaproximadapsi

psipsipsi

Factor de Volumen "C" para Nitrógeno en 4,653 psi @ 1800F es: 1,230 scf/bbl Nitrógeno Necesario = scfbblscfbbl 392,160/230,14.130 aproximadamente

Desplazamiento de Gasoductos y Tanques con Nitrógeno Ejm: Un gasoducto tiene un diámetro interno de 6" y una longitud de 185,000 ft.

¿Cuál es el volumen del Nitrógeno necesario para desplazar la línea completa con una presión final de 500 psi? Temperatura promedia es 600F.

Factor de Volumen para Nitrógeno en 500 psi @ 600F es: 194 scf/bbl

Volumen del gasoducto de 6": bblft 470,6000,1850009714.062

Nitrógeno Necesario: scfbblbblscf 180,255,1470,6/194

Ejm: Un tanque presurizado con Nitrógeno a 250 psi tiene un diámetro interno de

96" y una longitud de 40 ft. ¿Cuál es el volumen de Nitrógeno necesario para levantar la presión hasta una presión final de 1,750 psi? Temperatura promedia es 600F.

Volumen del tanque de diámetro 96": bblft 358400009714.0962


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Factor de Volumen para Nitrógeno en 1,750 psi @ 600F es: 669 scf/bbl Factor de Volumen para Nitrógeno en 250 psi @ 600F es: 97 scf/bbl Nitrógeno Necesario:

scfbblscfbblbblscfbbl 776,204)/97358()/669358(

Multiplicador del Volumen de Espuma

Se puede calcular el multiplicador del volumen así: )1( Q

Q

= Multiplicador

Ejm: 3,500 psi presión promedio @ 1500F temperatura promedia con una calidad de espuma

anticipado de 75% (factor de volumen 1,055 scf/bbl) ¿Cuál es la relación de Nitrógeno a fluido?

Multiplicador: 3%)751(

%75

Relación: dormultiplicabblscffactor )/( bblscfbblscf /165,33/055,1

Relación de Espuma: Es la relación volumétrica entre el caudal Nitrógeno y el caudal de fluido. Utilizamos esta relación para calcular el caudal de bombeo para Nitrógeno y fluido cuando bombeamos fluido energizado.

Relación de espuma: bblscffluidobblCaudal

NscfCaudal/

min)/(

min)/( 2

Ejm: ¿Cuál es la relación de espuma entre un caudal de Nitrógeno de 950

scf/min y un caudal de agua de 0.5 bbl/min?

Relación de espuma: bblscfbbl

scf/900,1

min/5.0

min/950


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Caudal de Nitrógeno (conociendo la relación de espuma)

Caudal de Nitrógeno: fluidoNbblscfrelaciónfluidobblCaudal /)/(min)/( 2

Ejm: ¿Cuál es el caudal de bombeo de Nitrógeno cuando se está bombeando

fluido a 0.5 bbl/min con un relación de espuma de 1,900 scf/bbl? Caudal de Nitrógeno: min/950/900,1min/5.0 scfbblscfbbl

Caudal de Bombeo (conociendo la relación de espuma)

Caudal de Nitrógeno: fluidoNbblscfrelación

NscfCaudal

/)/(

min)/(

2

2

Ejm: ¿Cuál es el caudal de bombeo de fluido cuando se está bombeando

Nitrógeno a 950 scf/min con una relación de espuma de 1,900 scf/bbl?

Caudal de Nitrógeno: min/5.0/1900

min/950bbl

bblscf

scf

Caudal de Espuma (sin saber la calidad de espuma) El caudal de espuma es el caudal de la mezcla de Nitrógeno y fluido.

Caudal de Espuma:

1

)/(

)/(min)/(

bblscffactor

bblscfrelaciónfluidobblCaudal

Ejm: 0.8 bbl/min @ 1500F temperatura promedia, 3,800 psi presión promedio con

un relación de espuma de 1,200 scf/bbl (factor de volumen 1,128 scf/bbl).

Caudal de Espuma: min/65.11/128,1

/200,1min/8.0 bbl

bblscf

bblscfbbl


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Caudal de Espuma (conociendo la calidad de espuma) Caudal de Espuma: )()()( fluidoCaudalespumadormultiplicafluidoCaudal

Ejm: 0.8 bbl/min con una calidad de 51.6% donde el multiplicador es:

066.1%)6.511(

%6.51

Caudal de Espuma: min/65.1min/8.0066.1min/8.0 bblbblbbl Calidad de Espuma La calidad de espuma es el porcentaje de Nitrógeno en el volumen total de la mezcla.

Calidad de espuma: min/)(

)/(

min)/)()/(

bblespumacaudal

volumenbblscffactor

bblfluidocaudalespumabblscfrelación

Ejm: Usando el ejemplo de arriba: 0.8 bbl/min caudal de fluido, 1,200 scf/bbl

relación de espuma, 1,128 scf/bbl factor de volumen y 1.65 bbl/min caudal de espuma.

Calidad de espuma: %6.51min/65.1

/128,1

min)/8.0/200,1

bbl

bblscf

bblbblscf

Densidad de Espuma:

Densidad de espuma se define como:

CalidadfluidogallbDensidad

bblscffactorCalidadNscflbDensidad

1)/(

42

)/()/( 2

Ejm: Usando el ejemplo de arriba: 1,200 scf/bbl relación de

espuma 1,128 scf/bbl factor de volumen 1.65 bbl/min caudal de espuma 51.6% Calidad de espuma Densidad:

gallbgallbbblscfscflb

/04.5516.01/34.842

/128,1516.0/0724.0


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Concentración de la arena en lechadas con espuma

Concentración en el fondo lb/gal:

)(1

)(

)/(

calidadQ

calidadQ

blendergallbiónConcentrac

Ejm: ¿Cuál es la concentración del fondo para una lechada de 65% calidad y con

una concentración de 5 lb/gal en el blender?

Concentración en el fondo lb/gal:

gallbgallb

/69.2

%651

%65

)/(5

Propiedades de las Tuberías Se puede identificar los grados de tuberías diferentes por las letras y números que usan: Ejm: J-55 Aleación tipo "J", el punto de fluencia es 55,000 psi N-80 Aleación tipo "N", el punto de fluencia es 80,000 psi Y por lo tanto, para Tubería Continua: QT-800 Aleación Quality (A606), el punto de fluencia es 80,000 psi HS-80 Aleación Precision (A606), el punto de fluencia es 80,000 psi Propiedades como límites de peso y presión son funciones del punto de fluencia y el área de la sección transversal. Ejm: ¿Cuáles son los límites de pesos para las siguientes tuberías?: 1 1/2" HS-80 Coiled Tubing 1.623 lb/ft, 1.282" I.D. 3 1/2" EUE J-55 Tubería 9.2 lb/ft, 2.992" I.D. 5 1/2" C-95 Casing, 23 lb/ft, 4.670" I.D.

Área Transversal: 22

4IDOD


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Límite de peso: ltransversainAreapsiFluencia )()( 2

22

4)( IDODpsiFluencia

HS-80 Coiled Tubing: lbspsi 105,38282.15.14

000,80 22

J-55 Tuberos: lbspsi 456,142992.25.34

000,55 22

C-95 Casting: lbspsi 796,629670.45.54

000,95 22

Nota Límite de peso para casing y tubería común depende en el tipo de conexión (rosca), no del grado de la tubería. Límite de Presión

Límite de presión se define como: 12

Fluencia = psi

Dónde: 22

22

IDOD

IDOD

Ejm: ¿Cuáles son los límites de presiones para los ejemplos de arriba?:

HS-80 Coiled Tubing:

42.6282.15.1

282.15.122

22

psi

psi471,11

142.642.6

000,80

2

J-55 Tubería:

43.6992.25.3

992.25.322

22

psi

psi875,7

143.643.6

000,55

2

C-95 Casing:

16.6670.45.5

670.45.522

22

psi

psi145,14

116.616.6

000,95

2

Nota Límite de la presión para casing y tubería común depende en el tipo de

conexión (rosca), no del grado de la tubería.


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Límite del Torque: Límite del torque es la cantidad del torque suficiente para colocar una tensión en la superficie externa hasta el punto de fluencia.

Límite de Torque se define como: OD

JlbsftTorque

6)(

Donde = Punto de fluencia de corte según la teoría de Máxima Energía de

Distorsión.

)(577.0 psifluencia

Donde J = Momento de inercia: 44

32IDODJ

Ejm: ¿Cuál es el límite de torque para la tubería continua de 1 1/2" tipo HS-80

con un ID de 1.282"?

232.0282.15.132

1415.3 44 J

psipsi 160,46000,80577.0

Límite de Torque:

lbsft

psi

190,1

5.16

232.0160,46

Nota Los cálculos de torque calculan solamente el límite de torque del tubo y no

de la conexión ni tampoco el estilo de la rosca. Colapso de Tubería: Presión externa que puede causar el colapso de la Tubería. Basado en la teoría de Von Mises y Hencky (teoría de Máxima Energía de Distorsión) sin incluir carga axial (lbs de peso).

Límite de Colapso:

2

22

OD

IDODfluencia

Ejm: ¿Cuál es el límite del colapso para la tubería continua de 1 1/2" tipo HS-80

con un ID de 1.282"?


CÁLCULOS MRB 2011

Límite de Colapso:

psi782,105.1

282.15.1000,805.0

2

22

Nota Los cálculos de colapso calculan solamente el límite de colapso del tubo y

no de la conexión, ni tampoco del estilo de la rosca.

Elongación de Tubería: Cuando la tubería tiene una fuerza de peso aplicada sobre su sección transversal, se tendría una elongación por elasticidad. La ley de Hooke dice que la elongación es directamente proporcional a la fuerza (peso) mientras que la tensión no pasa el punto de fluencia del material. La cantidad de elongación para tuberías no es dependiente del grado de la tubería. El grado de la tubería solamente cambia al límite de elasticidad, o sea, hasta cuándo se puede estirar.

La ley de Hooke es: AE

LFL

12

L = Elongación (pulgalas.) F = Fuerza aplicada (lbs) L = Longitud (ft)

E = Modulus de elasticidad (psi) psiE 61030

A = Área de la sección transversal 22

4IDOD

Ejm: 12,000ft de tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282") que está en un

pozo. ¿Cuál es la elongación de la tubería cuando una fuerza de 23,000lbs es aplicado en la superficie?

222 4763.0282.15.14

inA

ft

in

in

lbslbsL 3.19

12

78.231

4763.01030

12000,12000,2326


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Punto libre de una tubería aprisionada:

Según la ley de Hooke: 12

F

ALEL

L = Elongación (pulgadas.) F = Fuerza aplicado (lbs) L = Profundidad de la punto libre (ft)


A = Área de la sección transversal 22

4IDOD

Ejm: Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282") está 9,500 ft en un pozo y aprisionada. ¿Cuál es el punto libre de la tubería si aplicamos 14,000 lbs sobre los pesos normales y tenemos 111.7 pulgadas (9.31 ft) de elongación?

222 4763.0282.15.14

inA

ftlbs

inL 500,9

12000,14

7.1114763.01030 6

Punto libre = 9,500 ft Punto Libre de una Tubería tipo "tapered" Ejm: Tubería continua (1 3/4" HS-80, ID ‘’tapered’’ ) está pegado @ 11.300 ft en

un pozo. ¿Cuál es el punto libre de la tubería si aplicamos 14,000 lbs sobre los pesos normales y tenemos 111.7 pulgadas (9.31 ft) de elongación? Datos de la sarta son los siguientes:

8,795 ft espesor 0.125" ID = 1.500" 8,795 ft total 1,255 ft espesor 0.134" ID = 1.482" 10,050 ft total 1,845 ft espesor 0.145" ID = 1.460" 11,895 ft total 1,710 ft espesor 0.156" ID = 1.438" 13,605 ft total Espesor de la tubería promedio:

"128.0

300,11

"145.0050,10300,11"134.0255,1"125.0795,8

ft

ftftftft


CÁLCULOS MRB 2011

222 652.0494.175.14

inA

ftlbs

inL 254,10

12500,16

8.103652.01030 6

Punto libre = 10,254 ft

Flotabilidad: Es la tendencia de un cuerpo para subir o flotar cuando está sumergido en un fluido. La reducción del peso por flotabilidad es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.

Factor de Flotabilidad: acerogallbdensidad

fluidogallbdensidad

)/(

)/(1

Ejm: ¿Cuál es el factor de flotabilidad de un fluido con una densidad de 9.2 lb/gal?

Factor de Flotabilidad: 8595.0/5.65

/2.91

gallb

gallb

Diferencia de Peso (fluidos iguales) Ejm: Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta 9,500 ft en un

pozo circulando fluido de 9.2 lb/gal. ¿Cuál es el peso de la tubería si el pozo y la tubería están llenos con el mismo fluido?


/2.91

gallb

gallb

Peso de tubería lbs: lbsftftlb 419,15500,9/623.1

Peso sumergido lbs: lbslbs 253,138595.0419,15

Diferencia: lbslbslbs 166,2253,13419,15


CÁLCULOS MRB 2011

Diferencia de Peso (fluidos más pesados en el anular) Ejm: Tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta @ 9,500 ft en

un pozo lleno con agua 8.34 lb/gal. ¿Cuál es el peso la tubería si el pozo está lleno con fluido de 9.2 lb/gal y la tubería está vacía?


/2.91

gallb

gallb


Peso con flotabilidad lbs: lbslbs 253,138595.0419,15

Volumen galones: galsbblft 6374217.15500,90009714.0282.1 2

Tubería con fluido: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /86.0/34.8/2.9

Diferencia por densidad: lbgallbgal 548/86.0637

Peso de la tubería total: lbslbslbs 705,12548253,13

Tubería vacía: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /2.9/0/2.9

Diferencia por densidad: lbsgallbgal 860,5/2.9637

Peso de la tubería total: lbslbslbs 393,7860,5253,13

Diferencia de Peso (fluidos más pesados en la tubería) Ejm: Una Tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está @ 9,500

ft en un pozo lleno con agua de 9.2 lb/gal. ¿Cuál es el peso de la tubería si el pozo está lleno con fluido de 8.34 lb/gal?


/34.81

gallb

gallb


Peso con flotabilidad lbs: lbslbs 456,138727.0419,15

Volumen gals: galsbblft 6374217.15500,90009714.0282.1 2

Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /86.0/34.8/2.9


CÁLCULOS MRB 2011

Diferencia por densidad: lbgallbgal 548/86.0637

Peso de la tubería total: lbslbslbs 004,14548456,13

Con el Anular vacío: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /2.9/0/2.9

Diferencia por densidad: lbsgallbgal 860,5/2.9637

Peso de la tubería total: lbslbslbs 279,21860,5419,15

Cambios en longitud por temperatura

Cambios en longitud por temperatura se define como: AE

LFL t

L = Elongación (ft) L = Longitud (ft)

T = Cambio de temperatura (0F)

Ft = Fuerza aplicada (lbs) TIDODFt

22

4207


A = Área del sección transversal 22

4IDOD

Ejm: Una Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está

circulando en el fondo de un pozo (12,000 ft); la temperatura de circulación es 2000F y la temperatura en la superficie es 800F. ¿Cuál es el cambio de longitud?

lbsFt 832,1180200282.15.14

207 22

222 4763.0282.15.14

inA

ftin

ftlbsL 93.9

4763.01030

000,12832,1126

Cambio total por temperatura = 9.93 ft


CÁLCULOS MRB 2011

Estres Triaxial Estres triaxial es un sumatoria de las fuerzas que se aplican a tubería contínua: Fuerzas axiales, radiales y superficiales. Se afecta los límites de presión (interna, colapso) y tambien el límite de peso.

32312132

22

12

PPPPPPPPPtriax

Dónde: AxialP 1

lSuperficiaP 2

RadialP 3

Cuándo no aplica estres de torque, los estreses Axial, Radial y superficial puede ser calculado por los siguientes ecuaciones:

Axial: A

FA

Dónde: A = 22

4IDOD

F = Fuerza de peso aplicado (lbs)

Superficial: 2

2222

22

ddd

PP

dd

dPdP

io

oi

io

ooiiH

Radial: 2

2222

22

ddd

PP

dd

dPdP

io

oi

io

ooiiR

Dónde: Pi = Presión interno Po = Presión externo di = Diámetro interno do = Diámetro externo d = Diámetro


CÁLCULOS MRB 2011

Ejm: Una Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está en un

pozo circulando con un presión de bombeo de 5,000 psi y tensión de 20,000 lbs aplicado. ¿Cuál es el estres triaxial aplicado a la tubería?

Axial: 222 4763.0282.150.14

inA

psiin

lbsA 990,41

4763.0

000,202

Superficial: psipsipsipsipsi

H 100,325.1282.15.1

0000,5

282.15.1

5.10282.1000,5 2

2222

22

Radial: psipsipsipsipsi

R 000,55.1282.15.1

0000,5

282.15.1

5.10282.1000,5 2

2222

22

000,5100,32000,5990,41100,32990,41000,5100,32990,41 222 triax

Estress Triaxial = 42,909 psi

Cálculos para Cemento: Agua de mezcla: La cantidad de agua total necesaria para todos los productos

en la mezcla de cemento (saco o tonelada). Rendimiento: Es la sumatoria de los volúmenes absolutos de todos los

productos y el agua de mezcla en un volumen de cemento conocido (saco o tonelada).

Densidad: Es la sumatoria de peso de todos los productos y el agua de

mezcla en un volumen de cemento conocido (saco o tonelada) dividido por el rendimiento.


CÁLCULOS MRB 2011

Unidades API Un saco de Cemento peso 94 lbs 1 ft3 1 saco Un saco de Ceniza peso 74 lbs Ejm: ¿Cuál es la cantidad de agua para mezclar cemento clase "A" + 4%

bentonita con un densidad de 14.2 lb/gal (4% de 94 lbs = 3.76 lbs)?

Material lb/ft3 X gal/lb = Gal/ft

3

Cemento clase "A" 94 X 0.0382 = 3.5908

Bentonita 3.76 X 0.0453 = 0.1703

Agua z X 0.1199 = 0.1199z

Totales 97.76 + z 3.7611 + 0.1199z

zftgalgallbzftlb 1199.0/7611.3/2.14/76.97 33

zftlbzftlb 7026.1/4076.53/76.97 33

zftlb 7026.0/3524.44 3

)(/886.160)(76.97)(126.63)(/126.63 33 totalftlbproductosaguaaguazftlb

333 /33.11)(/569.7)(/7611.3 ftgalaguaftgalproductosftgal

Agua: 33 /569.7/569.7/1199.0/126.63 ftgalsacogallbgalftlb

Rendimiento:

sacoftftgal

ftgalftgal/51.1

/4805.7

/57.7/7611.3 3

3

33

Densidad: gallbftgal

ftlb/2.14

/33.11

/886.1603

3

Unidades Métricas: 1 tonelada de Cemento tiene un volumen bulk de 0.664 m3/t 1 tonelada de Ceniza tiene un volumen bulk de 0.996 m3/t 1 tonelada de agua tiene un volumen de 1,000 litros 1,000 kilogramos


CÁLCULOS MRB 2011

Ejm: ¿Cuál es la cantidad de agua necesaria para mezclar cemento clase "A" +

4% bentonita con un densidad de 1.680 kg/l (4% de 1 kg = 0.040 kgs)?

Material Kg l/kg

Cemento clase "A" 1 X .317 = 0.317

Bentonita 0.040 X .380 = 0.0152

Agua Z X 1.000 = z

Totales 1.040 + z 0.3322 + z

zl

zkgllkg

3322.0

/040.1/680.1

)3322.0(/680.1040.1 zllkgzkg

zz 680.1558.0040.1

z680.0482.0 totalaguazkgtotalaguazl )(709.0)(709.0

Rendimiento: lll 0412.1709.03322.0

Densidad:

lglkgl

kgkg/680,1/680.1

0412.1

709.0040.1


CÁLCULOS MRB 2011

Tapones Balanceados: Para balancear un tapón de cemento hidrostáticamente, se debe bombear la misma cantidad antes del tapón que después. Ejm: 5 bbls antes del tapón y 5 bbls después. Unidades API Ejm: El cliente quiere bombear un tapón de 300 sacos con espaciadores de 6.3

bbls de agua antes y después del tapón utilizando la mezcla diseñada arriba. El calibre del pozo es 8.625" y tiene barras de sondeo instalados hasta un profundidad de 9,843 ft (barras: 16.60 lb/ft, 4 1/2" OD, 3.825" ID). Calcula los siguientes datos:

Cantidad de lechada (ft3)

Agua para mezclar

Agua total

Lodo para desplazarlo

Longitud y altura del tapón

Cantidad de lechada: 33 453300/51.1 ftsacosacoft

Agua para mezclar: bblsgal

sacosacogal 1.5442

271,2300/57.7

Agua total: bblsbblsesespaciadorbbls 7.661.54)(3.6

Factores de volumen: Sondeo 332 /07984.0005454.0826.3 ftft

Pozo ftft /29528.0005454.05.4625.8 322

Longitud del tapón: )()(

)(33

3

pozoftftsondeoftft

ftlechadaft

ftftftftft

ftft 208,1

/29528.0/07984.0

4533

3

Altura del tapón: ftftft 635,8208,1843,9

Lodo para desplazarlo:

bblbblbblft

ftftftft 8.12118.122

/6146.5

4.689/07984.0635,8

3

33


CÁLCULOS MRB 2011

Unidades Métricas: Ejm: El cliente quiere bombear un tapón de 8,500 kg con espaciadores de 1 m3

de agua antes y después del tapón utilizando la mezcla diseñada arriba. El calibre del pozo es 219 mm y tiene botellas instaladas hasta un profundidad de 3,000 m (botellas: 24.70 kg/m, 114.3 mm OD, 97.1 mm ID). Calcular los siguientes datos:

Cantidad de lechada (m3)

Agua para mezclar

Agua total

Lodo para desplazarlo

Longitud y altura del tapón

Cantidad de lechada: 3

3908.8

/000,1

908,8500,8/048.1 m

ml

lkgkgl

Agua para mezclar: 3

3086.6

/000,1

086,6500,8/716.0 m

ml

lkgkgl

Agua total: 333 086.8086.62)(1 mmesespaciadorm

Factores de volumen: Sondeo mm /00741.0104

1.97 362

Pozo

mm /02741.0104

3.114219 3622

Longitud del tapón: )()(

)(33

3

pozommsondeomm

mlechadam

mmmmm

mm 8.255

/02741.0/00741.0

908.833

3

Altura del tapón: mmm 2.744,28.255000,3

Lodo para desplazarlo: 3233 3.1913.20/00741.02.744,2 mmmmmm


CÁLCULOS MRB 2011

Desplazamiento Dinámico de la Tubería

Nota: Cambios en el caudal de bombeo que ocurren mientras bajando o sacando

tubería continua Los ejemplos bajando y subiendo usan tubería continua de 1 1/2".

Bajando

Caudal actual bajando: min)/(min)/(0009714.02 bblCaudalftVelocidadOD

Caudal actual bajando: min/3.1min/2.1min/450009714.05.1 2 bblbblft

Subiendo

Caudal actual subiendo: min)/(0009714.0min)/( 2 ftVelocidadODbblCaudal

Caudal actual subiendo: min/1.1min/450009714.05.1min/2.1 2 bblftbbl

Restricción de Flujo en el completamiento (Choking) Nota: Problema que puede causar erosión de la tubería de producción o tubería

continua. También puede facilitar pega de la tubería continua en el pozo.

Si CTCTAn AODID

22

4

"Choking" puede ocurrir

Si CTCTAn AODID

22

4

Condiciones normales

AnID2 = Diámetro interno de la tubería de producción

CTOD2 = Diámetro externo de la tubería continua

CTA = Área transversal del ID de la tubería continua CTID2

4

Ejm. Tubería continua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está en un pozo

que tiene tubería de 3 1/2" (2.992" ID, nipple de 2.65" ID) y tubería de 2 3/8" abajo el Empaque (1.998" ID, nipple de 1.78" ID). ¿Cuáles son las condiciones a través de las tuberías y el nipple?

CTA CTID2

4

CT

2282.14

= 1.291in2


CÁLCULOS MRB 2011

Área transversal de 3 1/2":

CTAn

22 5.1992.24

5.264 in2

Área transversal con nipple "A":

CTAn

22 5.165.24

3.748 in2

Área transversal de 2 3/8":

CTAn

22 5.1998.14

1.368 in2

Área transversal con nipple "B":

CTAn

22 5.178.14

0.721 in2

Tubería de 3 1/2" (2.992" ID): 5.264 in2 > 1.291in2 Condiciones normales Tubería con un nipple de 2.65": 3.748 in2 > 1.291in2 Condiciones normales Tubería de 2 3/8" (1.998" ID): 1.368 in2 > 1.291in2 Condiciones normales Tubería con un nipple de 1.78": 0.721 in2 < 1.291in2 "Choking" puede ocurrir Cálculos de Arena Volumen verdadero: El espacio ocupado por las partículas de arena sin

incluir el espacio entre las partículas. Volumen bulk: El espacio ocupado por las partículas de arena

incluyendo el espacio entre las partículas. Densidad verdadera: El peso de una unidad de volumen verdadero. Densidad bulk: El peso de una unidad de volumen bulk. Usamos volumen y densidad verdadera para calcular las propiedades de lechadas con arenas mientras que usamos volumen y densidad bulk para calcular el espacio ocupado por la arena. Cambios en la densidad durante trabajos para lavar arena, deben ser calculados por densidad y volumen bulk. Ejm: Tipo de Arena: 20/40 común Densidad Verdadera: 22.1 lb/gal 0.04525 gal/lb Volumen Verdadero Densidad Bulk: 14.3 lb/gal 0.06993 gal/lb Volumen Bulk


CÁLCULOS MRB 2011

Cantidad de Arena para llenar tubería/casing:

Cantidad:

42

0009714.0

1

)/(

2ID

bulkgallbDensidad

Ejm: ¿Cuantas libras de arena (tipo 20/40 común) cabe en un pie de tubería 3

1/2" (2.992" ID) si el densidad "Bulk" es 14.3 lb/gal?

Cantidad: ftlbgallb

/222.5

42

0009714.0992.2

1

)/(3.14

2

Lechadas con Arenas: Ejm: Un programa de fractura dice que la lechada tiene un concentración de 3

lb/gal de fluido con arena común tipo 20/40. ¿Cuáles son los propiedades de esta lechada?

Volumen absoluto: verdaderolbgalVolumenlechadagallbiónConcentracgalVol )/()/().(

Volumen absoluto: gallbgalgallbgal 1358.1/04525.0/31

Relación: Arena/Fluido: absolutogalVolumen

galVolumen

)(

)(

Relación: Arena/Fluido: )%(04.888804.01358.1

1fluido

gal

gal

Relación: Fluido/Arena: (%)1 relación

Relación: Fluido/Arena: )%(96.111196.08804.01 arena

Relación: Arena/Lechada: (%))/( relacióngallbiónConcentrac

Relación: Arena/Lechada: gallbgallb /641.28804.0/3 (arena por galón de

lechada)


CÁLCULOS MRB 2011

Incrementos de densidad mientras está circulando: Ejm: Está lavando la tubería de 3 1/2" con tubería continua de 1 1/2". El pozo

tiene arena común tipo 20/40 y está bombeando 1.2 Bbl/min de agua. ¿Cuál es el cambio al fluido de bombeo y la velocidad anular cuando está bajando en 25 ft/min?

Usando el ejemplo arriba: Arena colocado por minuto: min/55.130min/25/222.5 lbftftlb

Volumen de Arena colocado: min/13.9min/55.130/06993.0 gallblbgal

Volumen de bombeo: min/4.5042min/2.1 galbbl

Volumen absoluto de bombeo:

min/417.1/42

min/53.59min/13.94.50 bbl

bblgal

galgal

Relación: Arena/Fluido: )%(66.848466.0min/53.59

min/4.50fluido

gal

gal

Relación: Fluido/Arena: )%(34.151534.08466.01 arena

Densidad en el anular:

gallbgallbgallb /25.9)1534.0/3.14()8466.0/34.8(

Velocidad anular (agua):

min/32.1840009714.05.1992.2

min/2.122

ftbbl

Velocidad anular (mezcla):

min/65.2170009714.05.1992.2

min/417.122

ftbbl


CÁLCULOS MRB 2011

Cálculos Varios: Dilución de Acido:

Agua Necesaria =

DisponibleGrSpDisponible

requeridoGrSprequeridorequeridoVolrequeridoVol

..%

..)(%..

Sp.Gr = Peso Específico Ejm: ¿Cuantos litros de agua son necesarios para hacer 1,000 litros de ácido

15% (Sp.Gr. 1.0750) diluyendo ácido 34% (Sp.Gr. 1.1732)?

Agua Necesario =

ltslts 404

1732.134.

0750.115.1000000,1

Rendimiento de Acido Puro:

Volumen Disponible =

DiluidoGrSpDiluido

PuroGrSpPuroPuroVol

..%

..)(%.

Sp.Gr = Peso Específico Ejm: ¿Cuantos litros de ácido 15% (Sp.Gr. 1.0750) rinde 205 litros de ácido puro

34% (Sp.Gr. 1.1732)?

Volumen Disponible =

lts507

0750.115.

1732.134.205


CÁLCULOS MRB 2011

Volúmenes Parciales de Tanques Cilíndrico y Horizontal

Volumen gal:

hdh

hd

d

hdd

L

2

22cos004363.0

231

12

L = Longitud del tanque en pulgadas h = Altura del fluido (hasta la mitad) d = Diámetro interno del tanque en pulgadas

Ejm: Un tanque de combustible tiene una longitud de 48" y un diámetro interno

de 20". La altura del fluido en el tanque es solamente 6": ¿Que volumen de ACPM hay?

Volumen gal:

gal33.2362062

6220

20

6220cos20004363.0

231

48 12

calculos basicos ct

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