GRUPO Nº 4

SISTEMA DE CIRCULACION

INTEGRANTES:

1. SULLCA LIMA ARIEL 2. CHOQUE FULGUERA ESTELA3. SANDOVAL URIA CHARLES4. RACUA PLATA EVELIN5. CESPEDES ARREDONDO CORALIT 6. MAMANI CONDO SONIA7. FLORES LIJERON LEO8. FLORES ESTRADA MARIEL9. QUINTANILLA ORDOÑEZ ANA

INTRODUCCION

La principal función del sistema de circulación es de hacer circular el fluido de perforación hacia el interior y fuera del pozo con el propósito de remover los recortes de roca del fondo del pozo a medida que se perfora, además de proveer un medio para controlar el pozo y las presiones de formación mediante el fluido de perforación.

CIRCULACION DEL FLUIDO DE PERFORACION

El sistema de circulación está formado por una serie de equipos y accesorios que permiten el movimiento continuo del eje principal de la perforación como lo es el fluido de perforación Partes de un circuito de lodo:

1.- Bombas de lodos 2.- Conexiones de superficie 3.- Tubo vertical (stand pipe) 4.- Manguera de lodo 5.-Polea giratoria (swivel) 6.-Cuadrante o Kelly 7.-Tuberia de perforación

8.- Espacio anular 9.- Portamechas (dril collars) 10.- Mecha 11.- Tubo canal (línea de retorno) 12.- Equipos de control de sólidos 13.- Tanque de succión

2. COMPONENTES PRICIPALES DEL SISTEMA DE CIRCULACIÓN.

2.1 El fluido de perforación2.2 Área de preparación del fluido 2.3 Equipo de Circulación2.4 Área de Acondicionamiento

EL FLUIDO DE PERFORACIÓN

El fluido de perforación o lodo es una mezcla heterogénea de una fase continua que puede ser agua o aceite, con una fase discontinua, que son los aditivos químicos que se le agregan, que pueden estar disueltos o dispersos en la fase continua y que le dan propiedades adecuadas al lodo para que pueda realizar funciones específicas en la perforación de pozos petroleros.

FUNCIONES DE LODO Funciones básicas:•Sacar los recortes de formación a superficie.•Controlar las presiones de formación.•No dañar las zonas productoras.•Estabilizar las paredes de las formaciones.

Funciones derivadas:Sacar información desde el fondo del pozo.Formar una película impermeable sobre las paredes de formación.Lubricar y enfriar la sarta de perforación.Mantener en suspensión los sólidos.No causar corrosión a la herramienta.No dañar el medio ambiente.Transmitir energía al fondo del pozo.

AREA DE PREPARACIÓN

Los fluidos son inicialmente preparados, mantenidos, o posteriormente alterados, dependiendo de las condiciones existentes en el pozo.

PARTES: Depósito de material Cajones de lodo Tolva mezcladora Tanque mezclador de

químicos Tanque de agua Fosa de reserva

Depósito de material

Cabaña o cobertizo cerrado localizada cerca de los cajones de lodo y contenedores de almacenamiento general.

El depósito de material contiene sacos de aditivos que son almacenados hasta el momento en que son necesitados en el programa de tratamiento de lodo.

Cajones de lodo

Contenedores grandes de forma rectangular o cilíndrica usados para contener y controlar el fluido de perforación cuando éste se encuentra fuera del pozo perforado.

Si están en el área de preparación:

CAJONES DE RESERVA CAJONES DE SUCCION Si se encuentran en el

área de acondicionamiento:

CAJON DE ZARANDA CAJON DECANTADOR

Cajones de lodo

CAJON DE ZARANDA

CAJON DE DECANTACION

CAJON DE RESERVA

CAJÓN DE SUCCIÓN

Tolva mezcladora

Dispositivo en forma de embudo usado en la adición de materiales sólidos durante el tratamiento del fluido de perforación en los cajones de lodo.

Tanque de agua

Es un contenedor para el almacenamiento de agua, se encuentra al lado del cajón de lodo.

El agua puede ser suministrada desde varias fuentes.

Fosa de reserva

La pileta de reserva puede utilizarse para almacenar lodo de repuesto o residual

EQUIPO DE CIRCULACION:

Es uno de los mayores componentes en el sistema.

El lodo es movido desde el área de preparación, baja por el vástago y sube por el espacio anular, luego es limpiado en el área de acondicionamiento y es transportado nuevamente a los cajones de lodo para recirculación.

El equipo de circulación está compuesto por: Bombas de lodo. Línea de descarga Línea de retorno Tubería verticalManguera de inyecciónCuello de gansoEstos componentes están conectados al sistema de perforación a través de la unión giratoria.

BOMBAS DE LODO:

Estas bombas son el corazón del sistema de circulación. Su función principal es la de bombear grandes volúmenes de lodo a bajas y a altas presiones, funcionan con energía mecánica o energía del equipo de perforación. Además deben proveer suficiente potencia para superar la fuerza de fricción y ejercer la fuerza en el trepano.

Existen dos tipos básicos de bombas: 1. Dúplex (doble acción) 2. Triplex (simple acción)

BOMBAS DUPLEX Son de doble acción se caracterizan por que llevan dos pistones y desplazan al lodo en dos sentidos o sea el movimiento del fluido se lleva a cabo en ambos lados del pistón de la bomba. A medida que el fluido es succionado en un lado es descargado al otro lado.

En la actualidad, estas bombas se utilizan en los equipos que reparan pozos o en perforación somera.

BOMBAS TRIPLEX Son de simple acción y se caracterizan por llevar tres pistones y desplazan el lodo en un solo sentido, es decir, el movimiento del fluido se lleva a cabo en un solo lado del pistón de la bomba.

Estas bombas proporcionan altas presiones a precio más barato (20 a 50% menos) también son más livianas, lo que hace facilita su transportación. Este tipo de bomba está definido por la longitud y el diámetro de la camisa.

Las bombas triplex son generalmente de efecto único, ya que los tres cilindros descargan solamente en el movimiento del pistón hacia delante.

BOMBA DUPLEX

BOMBA TRIPLEX

LINEA DE DESCARGA

Son generalmente tuberías de 4 a 6 pulgadas de diámetro, extra reforzadas. Conectan las líneas que transportan el lodo bajo presión. Las líneas de descarga llevan el lodo fresco y tratado a la Sarta de Perforación.

TUBERIA VERTICAL

Esta ubicado al lado del mástil o torre de perforación y esta conecta al lodo entre la líneas de descarga y la cabeza de inyección .

Permite que la manguera de inyección y la unión giratoria se muevan verticalmente

MANGUERA DE INYECCIÒN

Es una manguera de goma reforzada, flexible y extremadamente fuerte que conecta la tubería vertical con la unión giratoria.

Características : Flexibilidad Durable

MANGUERA DE CUELLO DE GANSO

Se encuentra en un extremo de la manguera de inyección, tiene forma de (S) y está conectado a la unión giratoria.

UNION GIRATORIASu función es de servir de conducto suministrador del

lodo.

Cuyo objetivo es transmitir el movimiento de rotación de la mesa rotaria a la sarta de perforación.

CUADRANTE (KELLY)

SARTA DE PERFORACION

A través de la sarta de perforación los fluidos de perforación bajan con alta presión a la barrena situada en el fondo del pozo.

El trepano cuenta con orificios jets que permiten la circulación del fluido cumpliendo las siguientes funciones:

Lubricar la sarta de perforaciónEnfriar el pozoLimpieza del pozo

BOQUILLAS DEL TREPANO

Lubricar la sarta de perforación y el trepano para minimizar las fricciones entre la formación y

la herramienta. Todo arreglo de perforación genera fricción al girar llamada resistencia al

giro y la que se manifiesta durante el desplazamiento de la herramienta.

A medida que el trepano perfora el fondo del pozo y avanza al centro de la

tierra la temperatura aumenta. El fluido de perforación debe extraer el calor de las formaciones enfriando el

pozo.

Durante la circulación el fluido de perforación es expulsado a través de

las boquillas del trepano a gran velocidad. Esta fuerza hidráulica hace

que la superficie por debajo del trepano este libre de recortes,

elevándolo a través del lodo por el espacio anular.

Son los diferentes espacios que hay entre la pared del pozo y la pared externa de la sarta de perforación o de la tubería de producción, donde puede fluir el fluido. 

ESPACIO ANULAR

Son conductos o tuberías que traen el lodo que sale del pozo conteniendo

sólidos y gases desde la boca del pozo hasta los equipos de control de sólidos.

LÍNEA DE RETORNO

AREA DE ACONDICIONAMIE

NTO

También llamada unidad de control de sólidos. Esta área incluye equipo especializado para dejar limpio el

fluido cuando sale del pozo

SEPARADOR DE GAS DE LODO:

Interiormente está constituido por deflectores que hacen que cantidades de lodo y gas se muevan más despacio y un arreglo en forma de S en el fondo permite que el lodo fluya hacia el tanque del vibrador mientras mantiene el gas por encima del lodo. El tubo de descarga en la parte superior permite que el gas se queme sin hacer mucha presión contra el lodo.

DESGASIFICADORLos Degasificadores son equipos que permiten la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el lodo. El gas al entrar en contacto con el lodo de perforación, provoca una reducción en su densidad, cuestión indeseable durante el proceso de perforación, ya que puede dar origen a una arremetida por la disminución de la presión hidrostática

Equipo de control de sólidos:

ZARANDA

Es el principal equipo de control de sólidos que remueve partículas de gran tamaño. Procesa todo tipo de lodo, con o sin peso, y de su eficiencia depende del funcionamiento del resto de los equipos. Su función principal es la remoción de los ripios o desechos de formación de tamaño considerable que retoman a la superficie arrastrada por el lodo de perforación.

PRINCIPIO OPERACIONAL

El fluido entra por el tubo de alimentación tangencialmente a alta velocidad. En el cono se produce una fuerza centrifuga que forma un espiral en forma descendente hasta la descarga inferior del cono. Los sólidos se separan de acuerdo al tamaño y peso y bajan por gravedad hasta la descarga del cono. El sobre flujo crea una baja presión en el centro del cono originando el retorno del fluido limpio y el aire hacia la parte superior del hidrociclon.

HIDROCICLONES

CARACTERISTICAS Es usado para remover

arena (partículas mayores a 74 micrones)

Debe colocarse aguas debajo de las zarandas vibratorias pero antes de los separadores de arcilla o limpiadores de lodo.

Los conos del desarenador y desarcillador son funcionalmente idénticos y el tamaño del cono determina el tamaño de las partículas que el dispositivo remueve del sistema del lodo.

Eliminar solidos que a los equipos siguientes puedan causar taponamientos.

DESARENADORES

Remueven solidos entre 40-25 micrones.

La operación de este equipo depende de una bomba centrifuga.

El lodo es succionado del tanque que descarga el desarenador y su descarga procesarse en el tanque continuo.

DESARCILLADOR

El limpiador de lodo es el equipo de control de solidos.

La combinación del zaranda, desarenador y desarcillador es un limpiador de lodo.

LIMPIADOR DE LODO

Incorpora alta velocidad a una centrífuga de canasta vertical logrando una máxima separación sólido/líquido a unos altos volúmenes de procesamiento.

Los sólidos húmedos entran por el tope de la centrífuga, los sólidos secos salen por el fondo de la centrifuga. El fluido de perforación es recuperado por las ventanas laterales.

CENTRIFUGA

Calcular el caudal de la bomba, la potencia hidráulica, el tiempo de circulación, el tiempo de retorno, y el Nºde emboladas de retorno, y el Nº de emboladas para llenar el interior de la sarta de perforación.

DATOS:vb= 70 emb/minPb= 3250 PSI BOMBA TRIPLEXe= 95% lc= 20”dc= 6”dv= 3”

PROBLEMA DE PRACTICA

CH= 10½" DP= 4 ½"x 3.286" HW= 5" x 3" PM₁ = 6¼"x 2¾" PM₂= 6½"x2¼" φ pozo=9½"

GRAFICA DEL POZO

FORMULAS: Qb= Vdь * vьVdь= 0 . 0102 * dc² * Lc * e Donde:Qь = caudal de la bomba (GPM)Vdь = volumen de desplazamiento de la bomba (GPE)vь= velocidad de la bomba (emb/min)dc= diametro de la camisa (pulg)Lc= longitud de la camisa (pulg)e= factor de eficiencia (fracción)

Cálculo del caudal de la bomba:

Vdь= 0 . 0102 * dc² * Lc * eVdь= 0 . 0102 * (6)² * (20) * (0.95)Vdь= 6,977 GPE (Galones por Embolada)

Qb= Vdь * vьQb= (6,977) gal/emb * (70) emb/min Qb= 488,39 GPM (Galones por minutos)

Cálculo:

Formula:HHP= (Qь*Vdь)/ 1714 Donde:HHP= hydraulic horce power (caballos de fuerza

hidráulica)Qь = caudal de la bomba (GPM)Vdь = volumen de desplazamiento de la bomba (GPE) Cálculo:HHP= (Qь*Vdь)/ 1714HHP= (488,39* 3250)/ 1714HHP=926,06 HP

Cálculo de la potencia hidráulica:

Formulas:Tc=(Veа + Vint)/ QьTr= Vea/ Qь Donde:Tc=tiempo de ciculacion (min)Tr= tiempo de retorno(min)Veа = volumen de lodo en el espacio anular (bbl) Vint= volumen de lodo en el interior de la sarta (bbl) Qь= caudal de la bomba (bbl/min)

Cálculo tiempo de circulación y retorno:

volumen de lodo en el interior de la sarta

Vint= (bbl)Vi=(ID) ²*(h')/1030V₁= ((3,286) ²*(10300)) /1030=107,98

bblV₂= ((3) ²*(300)) /1030=2,62 bblV₃= ((2¾) ²*(600)) /1030=4,41 bblV₄= ((2¼) ²*(800)) /1030=3,39 bbl Vint=V₁+V₂+V₃+V₄ = 119bbl

Volúmenes:

Volumen de lodo en el espacio anular Veа = (bbl)

Vea=[ ((DM) ²-(dm) ²) *(h') ]/1030V₅ = [ ((9½) ²-(6½) ²) *(800) ]/1030 = 37,3 bblV₆ = [ ((9½) ²-(6¼) ²) *(600) ]/1030 = 29,84 bblV₇ = [ ((9½) ²-(5) ²) *(300) ]/1030 = 19,02 bblV₈ = [ ((9½) ²-(4½) ²) *(2300) ]/1030 = 156,40 bblV₉ = [ ((10½) ²-(4½) ²) *(8000) ]/1030 = 699,44 bblVea=V₅+ V₆+ V₇+V₈+V₉ = 942 bbl

Tiempo de circulación Tc= (min) Tc=(Veа + Vint)/ QьTc= (914+ 119)bbl =91,24 min 488,39 gal* 1bbl min 42gal Tiempo de retorno Tr= (min) Tr= Vea/ QьTr= (914)bbl =81,01 min 488,39 gal * 1bbl min 42gal

Formulas:#embr= Vea/Vdь# embi= Vint/Vdь Donde:#embr= Nº de emboladas de retorno # embi= Nº de emboladas de ingreso o llenadoVeа = volumen de lodo en el espacio anular (bbl) Vint= volumen de lodo en el interior de la sarta (bbl)

Cálculo del Nº de emboladas de retorno y de ingreso:

Nº de emboladas de retorno :#embr= Vea/Vdь#embr= 942bbl =

5670,63 emb 6.977gal * 1bbl emb 42galNº de emboladas de ingreso o llenado:# embi= Vint/Vdь#embi= 119bbl = 716,35

emb 6.977gal * 1bbl emb 42gal

MUCHAS GRACIAS