diseño de sartas de perforacion

CIED

Diseo de sartas de perforacin

COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 2001

Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin

Objetivo GeneralDisear la sarta de perforacin determinando las secciones de ensamblaje de fondo, las tuberas de perforacin y los estabilizadores

homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo

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ContenidoUnidad 1. Ensamblaje de fondo Unidad 2. Comportamiento fsico del ensamblaje de fondo Unidad 3. Clculos de diseo de la sarta de perforacin


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Unidad 1. Ensamblaje de fondo (BHA)



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Diseo de Sartas de fondo Comportamiento fsico del ensamblaje de perforacin

Definicin:

Conjunto de herramientas ubicadas entre la mecha y la tubera de perforacin

homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo


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Funciones:

Proporcionar el peso requerido por la mecha. Producir hoyos en calibre. Evitar desviaciones. Minimizar vibraciones y atascamientos.



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Componentes: Barra de perforacin. Tubera pesada (Hevi-Wate). Estabilizadores. Accesorios(amortiguadores, vibradores, substitutos). Motores de fondo. Herramientas de medicin.



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Barras de perforacin: tipos de barraBarra Lisa Barra lisa con acanaladas

Barra en espiral

Definicin: Componente principal del ensamblaje de fondo constituido por tuberas de gran espesor, que producen la carga axial requerida por la mecha.

Barra en espiral con acanaladas



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Barras de perforacin

Peso por piePB = 2,67 ( DE 2 DI 2 ) donde: PB DE DI : peso de las barras, lbs/pie. : dimetro externo, pulg. : dimetro interno, pulg.



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Barras de perforacin

Peso de las barras (lbs/pie)Dimetro externo (pulg)6 1/ 2 6 3/4 7

Dimetro interno (pulg) 1 1/ 2 1 3/ 4 2 2 1/4 21 /2 2 13 /16 3 3 1 /4 3 1/296 105 114 91 100 110 89 85 98 93 107 103 80 89 98

107 105 102 99 116 114 111 108 125 123 120 117



10 10


Tubera pesada

Definicin: Componente principal de peso intermedio, pared gruesa con conexiones similares a la tubera de perforacin normal para facilitar su manejo.



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Tubera pesada: caractersticas fsicas

Dimensin nominal del tubo Recalc. Recalc. Tam. Espesor rea Central Para Nom. D.I Elev. (pulg) (pulg2) (Pulg) (pulg) (pulg) (Pulg) 41/2 5 23/4 3 0,719 7,410 41/2 51/2 4 1/8 51/8 Tam. Nom. (pulg) 4 Tamao de Conexin (pulg) NC 40 (4 FH)

conexinPeso aproximado incl. Tubo y juntas (lbs) Peso D.E D.I lbs/pie (pulg) (pulg) 51/4 211/16 31/16 27,2 Peso lbs/ 30 pie 815

1,000

12,566

5

NC 50 (41/2 IF) 65/8

49,3

1480



12 12


Tubera pesada

Objetivo General: Servir de zona de transicin para minimizar cambios de rigidez y reducir fallas.

Fcil manejo en el equipo de perforacinhomePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo


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Tubera pesada en perforacin direccionalEl diseo produce menos rea de contacto con la pared del hoyo: Menor torsin. Menor posibilidad de atascamiento. Menor arrastre vertical. Mejor control de la direccin.



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Tubera pesada en perforacin vertical.

Se pueden utilizar para reemplazar parte de las barras y reducir la carga en el gancho, en formaciones blandas. Se puede aplicar peso sobre la mecha en pozos hasta 4 pulgadas ms grande que las conexiones.



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Tubera pesada: longitud requerida

Pozos verticales:

18 a 21 tubos

Pozos direccionales: 30 ms tubos



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EstabilizadoresCamisa integral Camisa reemplazable en el equipo de perforacin Patines Reemplazables RWP

Definicin: Herramientas que se utilizan para estabilizar el ensamblaje de fondo, reduciendo el contacto con las paredes del hoyo para controlar la desviacin.Aleta soldada



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Estabilizadores funcionesControlan la desviacin, aumentan la tasa de penetracin y mantienen la rotacin de la mecha alrededor del eje de la sarta. Mayor vida til de la mecha. Controlan la centralizacin y reducen los problemas asociados a la dinmica de la sarta. Evitan cambios bruscos de la inclinacin del pozo.



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Estabilizadores: perforacin direccionalFunciones: Limitan la longitud de contacto de las barras con la pared del hoyo. Reducen Torque Arrastre Pegas diferenciales



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Estabilizadores: perforacin vertical

Funciones: Limitan el movimiento lateral oscilatorio Minimizan esfuerzos generados por pandeo. Aumentan ciclos de oscilacin de fatiga mecnica del material.



20 20


Tipos de ensamblajes: empacados

Mxima deflexin permisible en la perforacin de un objetivo

Simulacin de la trayectoria de un ensamblaje de fondo de pozo con dos y tres puntos de apoyo



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Tipos de ensamblajes: pendular

Lisa

Simplemente estabilizada

Doblemente estabilizada



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AmortiguadoresMejoras: Perforacin ms rpida. Mayor vida til de la mecha. Menor dao a las barras y tuberas de perforacin. Menor dao al equipo de superficie.



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Vibradores: definicin

Herramienta colocada para trabajar la sarta en caso de atascamiento de la misma .



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Vibradores: caractersticas

Pueden ser de acondicionamiento mecnico, hidrulico o hidromecnico. Son de diferentes dimetros. Pueden golpear tanto en direccin ascendente, como descendente.



25 25


SubstitutosSubstituto de junta Kelly con protector Substituto de dimetro externo recto.

Definicin: Herramientas auxiliares que se utilizan para enlazar herramientas y tuberas que no son compatibles con el tipo de conexin.

36

12 36Caja x espiga 36o 48

36

Caja x espiga

Caja x espiga

Espiga x espiga

Caja x caja

Substituto de seccin reducida

48

48 36o 48 36 36

Caja x caja Caja x espiga Espiga x espiga

Espiga x caja

Caja x espiga

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Propiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo


Motor de Turbina

Consta de una unidad multi-etapas de alabes. Se utiliz por primera vez en la unin sovitica.



27 27


Motor de desplazamiento positivo: Es el ms utilizado. Consta fundamentalmente de un estator y un rotor excntrico. Los componentes bsicos son: - Vlvula flotadora. - Seccin de potencia. - Acople. - Cojinetes.



28 28


Unidad 2. Comportamiento Fsico de fondo



29 29


Tema 1: Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo.

homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo


30 30


Se discuten : Propiedades mecnicas y de comportamiento del ensamblaje de fondo. Seleccin del tamao de las barras y de sus conexiones Uso de tubera pesada como transicin Diseo de ensamblajes empacados Seleccin de estabilizadores.



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Dimetro del hoyo til(Lubinsky y Woods)

Patrn en el fondo de la mecha Patrn en el tope de la mecha X = Dimetro de la mecha X1= Dimetro de hoyo efectivo

Dimetro hoyo til

DM+DMB 2

Ecuacin: DHU= DM + DMB 2homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo


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Barras de perforacinDimetro mnimo (Robert Hoch)

DMB= 2 DCR-DM



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Longitud de las barrasPS-PSM PS-PSM

Mtodos: Factor de flotacin Ley de Arqumides Fuerza Areal

PSM PSMPB (B)

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Mtodos: factor de flotacinConfiguracin Estndar:Zona en tensin

Tubera de perforacin

Barra y tubera de perforacin

15%

P.N

(Vertical)NB !

PSM x 1,15 F f x WB x LB

Zona en compresin

85%

Barras

(Direccional)

!f

S

x 1,15 x CosE

xW x

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Mtodos: factor de flotacin

Tubera de perforacin Zona en tensin

Tubera de transicin (Hevi-wate) 5-10% P.N

Configuracin de barras, tubera de transicin y tubera de perforacin. Punto neutro en las barras

Zona en compresin

90-95%

Barras

NB !

PSM x FS F f x WB x LB x CosE

, FS ,05 1,1 1



36 36


Mtodos: factor de flotacin

Zona en tensin 15-20%

Tubera de perforacin P.N Tubera de transicin (Hevi-wate)

Configuracin de barras, tubera de transicin y tubera de perforacin. Punto neutro en las barras

HW

80-85%

f

x CosJ

T

Fs : ,15 1,20 1



Zona en compresin

Barras

!

S

x

S

W x

1 WHW

37 37


Torque de apriete

Conexin Tipo (pulg)5 3/4 6 1/ 4 6 6 1/2

Torque de apriete mnimo pies- lbs Dimetro interno de las barras (pulg) 1 3/ 4*20,895 *26,453 27,300 27,300

2*20,895 25,510 25,510 25,510

2 1/ 4

2 1/ 2

2

API

NC 44

*20,895 *20,895 18,161 23.493 21,257 18,161 23,493 21,257 18,161 23.493 21,257 18,161



38 38


Seleccin de las conexionesRelacin de resistencia a la flexin BSR = Mdulo de seccin de caja Mdulo de seccin del pin

NC501 DI2 1/ 4 2 1/ 2 2 13/16 3 3 1/ 4 3 1/ 2

2 61.31 1.34 1.41 1.46 1.56 1.70

3 6 1/ 81.45 1.48 1.55 1.61 1.72 1.88

4 5 DE (pulg) 6 1 /41.59 1.63 1.71 1.77 1.89 2.06

6 6 1 /21.89 1.93 2.03 2.10 2.24 2.45

7 6 5 /82.04 2.10 2.19 2.28 2.43 2.65

8 63 /42.21 2.26 2.37 2.46 2.62 2.86

6 3/81.74 1.78 1.86 1.93 2.06 2.25



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Aplicacin BSR



40 40


Mtodo API



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Seleccin de conexionesMtodo API1 Opcin: BSR cercano a 2,25: 1 y 2,75: 1 cercano a 2,50:1 2 Opcin: BSR a la izquierda de 2,25: 1 3 Opcin: BSR a la derecha de 2,75: 1



42 42


Mtodo Drilco: principios1- Barras pequeas

e 6 pulg

[ 2,75:1

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