tema nº4 limpieza de hueco (1).docx

Grupo Nº 4Ing. Petrolera8vo Semestre

LIMPIEZA DE HUECO

1. INTRODUCCIÓNLa limpieza del pozo es un factor crítico para la perforación en aguas profundas. La falta de limpieza del pozo puede causar:

la pérdida de circulación camas de recortes el empaquetamiento del pozo la pega de la tubería

Debido a estos factores, es imprescindible planear y monitorear la limpieza del pozo. La reología del lodo el caudal y la velocidad de penetración

Deben ser considerados y comparados para lograr una limpieza apropiada del pozo.

La reología y la hidráulica son estudios del comportamiento del fluido que están relacionados entre sí.La reología es el estudio de la manera en que la materia se deforma y fluye. Se trata de una disciplina que analiza principalmente la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte, y el impacto que éstos tienen sobre las características de flujo dentro de los materiales tubulares y los espacios anulares. La hidráulica describe la manera en que el flujo de fluido crea y utiliza las presiones.

2. HIDRAULICALa introducción de la perforación rotatoria trajo como consecuencia el uso de un fluido, que

introducido por la sarta de perforación y regresando por el espacio anular, mantuviera limpio

el pozo de los cortes que la barrena (mecha) iba haciendo a medida que iba penetrando las

formaciones. Aquí empezó el concepto de hidráulica, en vista de que el fluido utilizado fue un

líquido, siendo agua en un principio, y luego las necesidades de operación y seguridad dieron

origen a una suspensión coloidal, cuyas propiedades difieren a las del agua y que su estudio

en vez de una técnica se ha constituido en una ciencia. Sin embargo, el concepto específico

de hidráulica apareció conjuntamente con el uso de chorros (Jet) en la mecha. Al reducir

bruscamente el área de circulación del fluido, se está creando un cambio brusco de la

velocidad del mismo y por consiguiente, una variación grande de la presión entre los puntos

antes del orificio y después de este, o sea, se produce una caída de presión grande. En vista

de esto fue necesario conocer, como la presión usada para poner el fluido en movimiento se

va perdiendo en el sistema de circulación para poder soportar esa caída grande de presión

en la barrena, originada por los chorros y aún levantar la columna de fluido hasta la


superficie. Como el impacto hidráulico originado por el fluido, contra la formación, cuando

sale a gran velocidad por los chorros, es favorable a la penetración de la barrena, se ha

tratado entonces de minimizar la caída de presión en todo el sistema y permitir que la

máxima presión se pierda en la barrena. Por todo esto es necesario conocer muy bien de la

energía que se dispone para circular el fluido, las secciones que componen el sistema de

circulación y en qué régimen de flujo está fluyendo el fluido para así, poder determinar cómo

se está perdiendo la presión transportado por el fluido cada vez que este realiza un ciclo de

circulación.

Parámetros que afectan la limpieza del pozo:

Los recortes y las partículas que deben ser circulados desde el pozo están sometidos a tres fuerzas que actúan sobre ellos de la manera ilustrada en la Figura 1a:

(1) una fuerza descendente debido a la gravedad (2) una fuerza ascendente debido a la flotabilidad

del fluido (3) una fuerza paralela a la dirección del flujo de

lodo debido al arrastre viscoso causado por el flujo del lodo alrededor de las partículas.


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

La Figura 1b representa una ilustración simplificada de los componentes de velocidad que actúan sobre una partícula:

(1) una velocidad de caída descendente debido a las fuerzas gravitatorias

(2) una velocidad radial o helicoidal debido a la rotación y al perfil de velocidad

(3) una velocidad axial paralela al flujo de lodo.

3. REOLOGÍA

Es la disciplina que estudia la deformación y flujo de la materia, las propiedades reologicas fundamentales del lodo de perforación son:

Viscosidad plástica Punto de cedencia Resistencia al gel

La reología de un fluido de perforación la podemos utilizar para: Calcular las perdidas de presión por fricción Analizar la contaminación del fluido de perforación Determinar los cambios de presión en el interior del pozo durante un viaje

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

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

Resistencia al gel: es la fuerza de atracción que se da a condiciones estaticas, debido a la presencia de partículas cargadas eléctricamente. Depende principalmente de la cantidad y tipo de solidos en suspensión, el tiempo de reposos, la temperatura y el tratamiento químico.


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

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

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

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

Viscosidad efectiva (cp): describe la resistencia del flujo a fluir a través de una geometría particular. El fluido fluyendo a través del espacio anular tendrá una viscosidad efectiva diferente a la que tiene cuando fluye dentro de la tubería de perforación, Viscosidad Plástica (cP): es la parte de la resistencia al flujo causada por la friccion, afectada principalmente por la concentración de solidos, tamaño y forma de las partículas solidas y la viscosidad de la fase fluida.Clasificación reológica de los fluidos:


Figura A-11


Valores de RPM para cargar los recortes sobre la“banda transportadora”· Para lograr la Limpieza de agujero la tubería debe rotar para obtener velocidad en la pareddel mismo· La velocidad de rotación depende de:


· Tamaño de agujero· Tamaño de la tubería· Angulo del agujero· Excentricidad· RPM suficientes· Para un mayor beneficio en la limpieza de agujero los recortes deben estar en la corrientede flujo· Depende de:· Geometría de los recortes· Reología del Lodo a baja velocidad de corte (Low Shear Mud Rheology (LSYP)· Reología en corriente de flujo rápida· Caudal o tasa de flujo (gasto)Limpieza del AgujeroPrácticas RecomendadasCirculación fondo arriba (tiempo de atraso) para varios tipos de agujero

Circular hasta que las mallas vibratorias estén limpiasEsto puede tomar varias rondas de circulación, No dejar de circular si el pozo aún no está limpio

Circular antes de los viajesEl mínimo tiempo de circulación antes de los viajes es influenciado por eldiámetro del pozo y la inclinación. Los pozos desviados no estarán completamente limpios de recortes si se circula solamente el volumen anularteórico antes de los viajes. El mínimo recomendado es mostrado en la siguientetabla:


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

Prevención de Pegas de Tubería

RECOMENDACIONES – En Todos los casos:· Usar velocidades anulares altas para la limpieza del agujero, sin importar elrégimen de flujo.· El Peso de Lodo tiene una relación directa con la limpieza de agujero acualquier ángulo.· El Punto Cedente tiene un impacto en la limpieza al hacer más lento larelación a la cual las partículas se asientan. Los recortes necesitan estar ensuspensión para que el Punto Cedente tenga un efecto.· Las propiedades de Corte bajas son críticas para la limpieza donde losperfiles de velocidad son pobres (Risers, zonas lavadas, ángulo encima delos 30 grados).· El lodo disperso puede ayudar a la limpieza disolviendo los recortes peropuede crear lavados de agujero y problemas con el control de los sólidos.· El lodo más atractivo para la limpieza de agujero es un lodo limpio (SólidosBajos) con una Viscosidad Plástica baja.· Aprende a escuchar el pozo y responder a medida que este habla.

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

RECOMENDACIONES – Para Pozos de 30º a 60º:• Los parámetros considerados óptimos para la limpieza de agujero en unintervalo pueden ser inadecuados en otro intervalo del mismo pozo.


• Cualquier lugar en el que se haya tenido que disminuir la velocidad anular conángulo alto tiene expectativas de avalanchas de recortes cuando lacirculación se detenga.• En ángulos elevados, la altura de la cama de recortes es inversamenteproporcional a la velocidad anular. El Peso del Lodo aumenta la Fuerza deFlotación en los recortes y ayuda en la limpieza del agujero.• La limpieza del agujero y la estabilidad del pozo algunas veces respondenmejor cuando existe un incremento en el Peso del Lodo.• Un incremento en la velocidad anular mejora la limpieza del agujero sinimportar el régimen de flujo.• Séa paciente. A mayor ángulo de inclinación, mayor tiempo es necesario paraque los recortes salgan del agujero.

· La sección de construcción o de caída de ángulo tendrá los mayoresproblemas en la limpieza del agujero.· Pozos de 45- 55 grados tienen el mayor potencial para tener problemas.· Intervalos de limpieza desde el principio con buenos fluidos de limpieza deagujero: las camas de recortes son fáciles de depositar y difíciles deremover.· Mantener el Punto Cedente de Bajo Corte (LSYP) al menos igual al diámetro de agujero en pulgadas cuando se encuentre en régimen de flujo laminar.· Camas de Recortes se forman en cualquier momento si el agujero no estásiendo limpiado adecuadamente. Por debajo de 60 grados y especialmenteentre rangos de 45-55 grados se pueden esperar avalanchas en pozossucios, y hay que estar preparados para ello.· Rotar la tubería a altas RPMs para prevenir camas de recortes y paraayudar a remover camas ya existentes.· Rotación rápida de la tubería combinada con Peso de Lodo y valoresapropiados de del punto cedente a baja velocidad de corte, “Low ShearYield Point”(LSYP), es el único camino viable para limpiar las secciones deagujero en ángulos entre 30 y 60 grados.

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


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

Dada:Casing en superficie: 1850ft de 13 3/8 in – 48 lb/ftIntermedia: 8,643 ft de 9 5/8 in. 32.30 lb/ftLiner: 8,300 a 14,500 ft de 7 in. 20 lb/ftDiametro del trepano: 6 1/8 in.Profundidad total (TD): 17,800 ftComponentes de la Sarta: 5 in. Drill Pipe19.50 lb/ft a 8,000 ft3 ½ in, 13.3 lb/ft a 16,800 ft1,000 ft de 4 ¾ in. OD x 2 ¼ in. ID DrillcollarsSistema de superficie:3 fosas: 7 ft alto, 6 ft ancho, 31 largo.En 2 fosas es 64 in. De lodo, y en la fosa remanente hay 46 in de lodo con la sarta en el hueco.Peso del lodo: 16.3 lb/galBomba de lodo: triple: 6 ½ in x 12 in., 50 emb/ min a 95% de eficiencia.


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

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

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


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

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

Parte 7: Determinar la velocidadanularparacadaintervaloanular.


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

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

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

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

Paso 3. realizar el balance de masa y volumen


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

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

tema nº4 limpieza de hueco (1).docx

Documents