diseño sarta perforacion

1Fortalecer al personal adscrito a la Gerencia de Perforacin, con los conocimientos bsicos involucrados en la Ingeniera de Diseo, proporcionando las herramientas y tcnicas necesarias para lograr una mejor eficiencia operacional y una optimizacin en la Planificacin y Elaboracin de los Programas de Perforacin de Pozos

Ingeniera de Perforacin

PRPOSITO

2Ingeniera de Perforacin

CONTENIDO

Diseo de Sarta de Perforacin

Diseo de Sarta de Perforacin

Brocas e Hidrulica

de Perforacin

Brocas e Hidrulica

de Perforacin

Deteccin de Presiones Anormales

y de Fractura

Deteccin de Presiones Anormales

y de Fractura

Diseo API deRevestidores /

Cementacin de Pozos

Diseo API deRevestidores /

Cementacin de Pozos

PerforacinDireccional

PerforacinDireccional

Tpico Complementario

Tpico Complementario


MECHA 12.1/4

MWD + LWD

BARRAS(6-3/4)

HW (5)

MARTILLO

(6-1/2)

HW (5)

DP (5)

MOTOR/ BH 2 1/2

Diseo de

Sarta de

Perforacin


CONTENIDO

Funciones y Componentes de una Sarta de Perforacin

Caractersticas y propiedades mecnicas de un BHA

Factores involucrados en el Diseo de un BHA, as como en sus conexiones

Optimizacin de los factores mecnicos. Clculos del No. de Barras o DCs. Prueba de Perforabilidad (Drill off Test)

Mecanismo de aplicacin en pozos verticales y pozos desviados

Tubera de Perforacin. Clasificacin y Propiedades Mecnicas involucradas en el diseo. Resistencia a la Tensin. Clculos

Clculo de Mxima Sobre Tensin (Over Pull). Nmero de vueltas para realizar un back off (desenrosque)

Longitud mxima alcanzable con una y dos tipos de tuberas. Clculos


SARTA DE PERFORACIN

Sarta de Perforacin Son componentes metlicos armados secuencialmenteque conforman el ensamblaje de fondo (BHA) y la tubera de perforacin, a fin de cumplir las siguientes funciones:

Proporcionar peso sobre la mecha o barrena (PSM) Prueba de perforabilidad (Drill off test)

Conducir del fluido en su ciclo de circulacin Darle verticalidad o direccionalidad al hoyo Proteger la tubera del pandeo y de la torsin Reducir patas de perro, llaveteros y escalonamiento Asegurar la bajada del revestidor Reducir dao por vibracin al equipo de perforacin Servir como herramienta complementaria de pesca Construir un hoyo en calibre Darle profundidad al pozo


Componentes: Barras botellas de perforacin (drill collars)

Tubera de transicin (hevi-wate)

Tubera de perforacin (drill pipe)

Herramientas especiales Substitutos Cross-over EstabilizadoresMartillosMotores de fondo Turbinas Camisas desviadas (bent housing)MWD / LWD Otras herramientas (cesta, ampliadores, etc)

SARTA DE PERFORACIN


SARTA DE PERFORACIN

Barras o Botellas Tubera de Transicin Tubera de Perforacin


SARTA DE PERFORACIN

Tipos de Barras de Perforacin

Barra Lisa

Barra en espiral

Barra lisa con acanaladas

Barra en espiral con acanaladas

Definicin:Componente principal del ensamblaje de fondoconstituido por tuberas de gran espesor, queproducen la carga axialRequerida por la mecha oBroca de perforacin


Clculo del Peso de las Barras o Botellas Barras lisas

Pb (lbs/pie) = 2,67 (OD - ID ) Barras espiraladas

Pb (lbs/pie) = 2,56 (OD - ID )

SARTA DE PERFORACIN

2 2

22

1 / 1 / 2 2 / 2 / 2 / 3 3 / 3 /

Dimetro interno (pulg)

107116125

6 /6 /

7

Dimetro externo (pulg)

3 4

3 41 2 1 4

1 2

1 2 13 16 1 4 1 2

105114123

102111120

99108117

96105114

91100110

8998

107

8593

103

808998

10


SARTA DE PERFORACIN

Tubera pesada (hevi-wate)

Definicin:

Componente principal de pesointermedio, pared gruesa conconexiones similares a la tuberade perforacin normal de manerade facilitar su manejo.

11


SARTA DE PERFORACIN

Tubera pesada

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

Fcil manejo en el equipo de perforacin

12


SARTA DE PERFORACIN

Substitutos

36 12

Caja x espiga

Caja x espiga

Substituto de junta Kelly con protector

36 3636o 48

Caja x espiga Espiga x espiga

Caja x caja

Substituto de dimetro externo recto.

36o 48

Caja x caja

36

Espiga x caja

36

Caja x espiga

48 48

Espiga x espigaCaja x espiga

Substituto de seccin reducida

Definicin:Herramientas auxiliares que seutilizan para enlazar herramientas y tuberas que no son compatibles con el tipo deconexin

13


SARTA DE PERFORACIN

Definicin:

Herramientas que se utilizan para estabilizarel ensamblaje de fondo, reduciendo el contacto con las paredes del hoyo para controlar la desviacin.

EstabilizadoresPatines Reemplazables RWP

Camisa integral

Aleta soldada

Camisa reemplazable en el equipo de perforacin

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SARTA DE PERFORACIN

Motor de desplazamiento positivo:

Definicin:Herramienta utilizada en elBHA a fin de incrementar lasRPM en la broca

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SARTA DE PERFORACIN

Turbina de fondo

Definicin: Unidad de multi-etapas dealabes, la cual se utilizapara incrementar las RPMa nivel de la brocaUtilizado por por primeravez en la Unin Sovitica.

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SARTA DE PERFORACIN

Propiedades mecnicas del BHA y Factores paraun Diseo ptimo Todos los ensamblajes de fondo de pozo ejercen fuerzas laterales sobre la mecha que causan construccin o aumento del ngulo de inclinacin, cada o mantenimiento del mismo. Es por ello que los ensamblajes de fondo se pueden utilizar para el control de la desviacin de un pozo

La seleccin de un ensamblaje de fondo ptimo debe partir por conocer las dimensiones y propiedades mecnicas de todos los componentes de la sarta, especialmente los primeros 300 pies desde la mecha

A continuacin, un resumen de las distintas teoras que estudian el Comportamiento Fsico de los Ensamblajes de Fondo, as como algunos de los Factores que intervienen en el Diseo ptimo de un BHA

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SARTA DE PERFORACIN

Lubinsky y Woods:

Dimetro hoyo til DM+DMB

2

Patrn en el fondo de la mecha

Patrn en el tope de la mecha

X = Dimetro de la mechaX1= Dimetro de hoyo efectivo

Dimetro del hoyo til

Ecuacin: DHU = DM + DMB2

Segn Robert Hoch:

Diam. Min. Barras = 2 Diam. Coup. Rev. Diam. Mecha

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SARTA DE PERFORACIN

Longitud de las barras

Mtodos: Factor de flotacin Ley de Arqumedes Fuerza Areal

PS-PSM

PSMPSMPB

(B)

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SARTA DE PERFORACIN

Mtodo: Factor de Flotacin

Consideraciones para el Diseo:

Pozos Direccionales:

Pozos Verticales:

BBf

SMB LxWxF

xPN

15,1=

CosxLxWxFxP

NBBf

SMB

15,1=

Configuracin Estndar: Barras y tubera de perforacin

Barras

P.N15%

Tubera de perforacin

Zona en tensin

85%Zona en compresin

20


SARTA DE PERFORACIN

( )1,105,1, = SBBf

SSMB FCosxLxWxF

FxPN

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

5-10%

90-95% Barras

P.N

Zona entensin

Zona en compresin


Tubera de transicin(Hevi-wate)



21


SARTA DE PERFORACIN

HWTBB

f

SMSHW W

LxWCosxFFxP

L 1

=

Configuracin de barras, tubera de transicin y tubera de perforacin. Punto neutro en los Hevi-Wate

( )20,115,1: Fs80-85%

15-20%

Barras

P.N

Zona entensin

Zona en compresin


Tubera de transicin(Hevi-wate)



22


SARTA DE PERFORACIN

Torque de apriete: Referencia API para garantizar el sello efectivo al momento de realizar una conexin y evitar lavado en las mismas

Conexin Torque de apriete mnimo lbs-piesDimetro interno de las barras (pulg)

API NC 44 5 /6

6 /6 /

*20,895*26,45327,30027,300

*20,89525,51025,51025,510

*20,89523.49323,49323.493

*20,89521,25721,25721,257

18,16118,16118,16118,161

Tipo (pulg) 1 / 2 2 / 2 / 23 4

3 4

1 41 2

1 4 1 2

23


SARTA DE PERFORACIN

Seleccin de las conexiones Relacin de resistencia a la flexin (BSR):

Describe la capacidad relativa de las conexiones pararesistir fallas por fatiga debido a la flexin

BSR = Mdulo de seccin de cajaMdulo de seccin del pin

NC50

1 2 3 4 5 6 7 8

1.591.631.711.771.892.06

DI 6 6 / 6 / 6 / 6 / 6 / 6 /1.741.781.861.932.062.25

1.891.932.032.102.242.45

2.042.102.192.282.432.65

2.212.262.372.462.622.86

DE (pulg)

1.311.341.411.461.561.70

1.451.481.551.611.721.88

2 /2 /2 /33 /3 /

1 8

13 16

1 4

1 2

1 4 3 8 1 2 5 8 3 4

1 2

1 4

24


SARTA DE PERFORACIN

Aplicacin BSR


25


SARTA DE PERFORACIN

Mtodo API para la seleccin de las conexiones

26


SARTA DE PERFORACIN

Mtodo API

1 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

27


SARTA DE PERFORACIN

Mtodo Drilco: Principios

1- Barras pequeas 6 pulg [ 2,75:1

28


SARTA DE PERFORACIN

3- Barras cercanas al dimetro del hoyo

Mtodo Drilco: Principios

4. Condiciones abrasivas o ambientes corrosivos

Ej. 10 en , en 8 / 1 412 / 14 9 / 7 8Bajas revoluciones - formaciones duras

2,25:1< BSR< 3,20:1

2,50:1< BSR < 3,00:1

29


SARTA DE PERFORACIN

Mtodo Drilco: Consideraciones para el Diseo:

Barra x 2 / 13 169 / 3 4

2 / 13 16

Condiciones extremasde abrasin y corrosin

30

Ingeniera Bsica de Perforacin

SARTA DE PERFORACIN

Experiencia de campo


BSR Sugerido

Menor a 6 2,25 - 2,75 1,80 - 2,50

6 a 8 2,25 - 2,75 1,80 - 2,50

Mayor a 8 2,25 - 2,75 2,50 - 3,20

DimetroExterno

BSR Tradicional

31


SARTA DE PERFORACIN

Tubera pesada (Hevi-Wate): Propiedades Mecnicas

Conexin

Tam.Nom.(pulg)

D.I(pulg)

Resist.a

Tensin(lbs)

Resist.a

Torsin(lbs-pie)

PropiedadesMecnicas

(seccin tubo)

Tam.Nom.(pulg)

Tamao deConexin

(pulg)

Resist.a

Tensin(pie)

Resist.a

Torsin(lbs-pie)

D.I(pulg)

D.I(pulg)

PropiedadesMecnicas

Torquede

apriete

41/2 23/4 548075 40715 41/2 NC 46(4 IF) 61/4 27/8 1024500 38800 21800

5 3 691185 56495 5 NC 50(41/2 IF) 65/8 31/16 1266000 51375 29400

32


SARTA DE PERFORACIN

Tubera pesada: Relacin de Rigidez Momento de Secciones

SMR =

Relacin del momento de inercia

(I/C) dimetro mayor(I/C) dimetro menor

Perforaciones suaves, SMR < 5,5 Perforaciones severas, SMR < 3,5

DEDIDE 44

32I/C=

33


SARTA DE PERFORACIN

8 / x 2 /

12 / 9 / x 3 83,8 1,5

Dimetro hoyo Barras/Tuberas I/C Relacin ObservacionesSMR

Para formacionessuaves

5 (25,6 lbs/pie)

5 (19,5 lbs/pie)

55,9

10,7

5,7

5,2

1,9

9 / x 3 83,8 1,5 Para formacionesduras (incrementartubera pesada)

5 (19,5 lbs/pie)

55,9

22,7

5,7

2,5

3,9

8 / 6 / x 2 / 22,7 3,9 Cualquier formacin

5 (19,5 lbs/pie) 5,7

12

14

1 4 13 16

12

8 / x 2 / 1 4 13 166 / x 2 / 1 4 13 16

12

14

1316

Tubera pesada (Hevi-wate)

34


SARTA DE PERFORACIN

Tubera pesada en perforacin direccional

Consideraciones para el Diseo

Su diseo produce menos rea de contacto conla pared del hoyo y esto tiene como ventajas:

Menor torsin.

Menor posibilidad de atascamiento.

Menor arrastre vertical.

Mejor control de la direccin.

35


SARTA DE PERFORACIN

Se pueden utilizar para reemplazar partede las barras y reducir la carga en el

gancho, en formaciones blandas.

Se puede aplicar peso sobre la mechaen pozos hasta 4 pulgadas ms grande que las conexiones.

Tubera pesada en perforacin vertical


36


SARTA DE PERFORACIN

Tubera pesada: Longitud requerida de acuerdo al tipo de pozo


Pozos verticales: 18 a 21 tubos

Pozos direccionales: 30 ms tubos

El uso de la Tubera pesada estar asociada con el clculo previo de la Relacin de Rigidez o tambin conocida como Momento de las Secciones (SMR)

Se ha demostrado que el valor de SMR debe ser menor de 5,5, caso contrario se necesitar una tubera de transicin (Hevi-Wate)

37


SARTA DE PERFORACIN

Estabilizadores: Funciones Generales

Controlan la desviacin, aumentan la tasa de penetracin y mantienen la rotacin de la mecha alrededor del eje de la sarta.

Resultado: 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.

BHA sin estabilizadores y formacin sin Buzamiento genera un hoyo en forma de espiral

BHA sin estabilizadores y formacin con Buzamiento genera un hoyo en forma escalonada

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SARTA DE PERFORACIN

Estabilizadores: Funciones en la perforacin vertical

Funciones:

Limitan el movimiento lateral oscilatorio

Minimizan esfuerzos generados por pandeo.

Aumentan ciclos de oscilacin de fatiga mecnica del material.

39


SARTA DE PERFORACIN

Estabilizadores: Funciones en la perforacindireccional

Funciones:

Limitan la longitud de contacto de las barrascon la pared del hoyo.

TorqueReducen Arrastre

Pegas diferenciales

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SARTA DE PERFORACIN

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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SARTA DE PERFORACIN

Otras herramientas para las Consideraciones de Diseo:

Amortiguadores: Herramienta que se utiliza para incrementar la vida til de la broca, disminuir posible dao a las barras y a la tubera de perforacin, as como a los equipos en superficie, produciendo una mejor eficiencia en la penetracin

Martillos: Herramienta que tiene como propsito utilizarlo en caso de atascamiento de la sarta en el hoyo.

Puede ser de acondicionamiento mecnico, hidrulico y hidro-mecnico

Puede golpear en forma ascendente o descendente

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SARTA DE PERFORACIN

Optimizacin de los Factores Mecnicos Conocidas las diferentes formaciones a penetrar, esnecesario considerar los factores mecnicos que permitanoptimizar la velocidad de penetracin (ROP).

Dichos factores mecnicos son: Peso sobre la mecha o barrena (P.S.M) Revoluciones por minuto (R.P.M)

Las variables involucradas para seleccionar los factoresmecnicos son:

Esfuerzo de la matriz de la roca Tamao y tipo de mecha Tipo de pozo Tipo de herramientas de fondo

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SARTA DE PERFORACIN

P.S.M

R.P.MFactores Mecnicos

?

44


SARTA DE PERFORACIN

Ejercicios de Diseo: No. 1: Datos: Dhoyo = 12 Dlodo = 12 ppg Barras de 8 OD x 2 13/16 ID Longitud de cada barra = 30 pies PSM requerido = 35.000 lbs

Calcule el No. de barras si el pozo fuese vertical ?

Supongamos que existe un ngulo de desvi de 20Calcule el No. de barras ?

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SARTA DE PERFORACIN

Ejercicios de Diseo: No. 2: Datos: Dhoyo = 12 Dlodo = 12 ppg 4 Barras de 8 OD x 2 13/16 ID Barras de 7 OD x 2 13/16 ID Longitud de cada barra = 30 pies PSM requerido= 35.000 lbs

Se desea utilizar una combinacin de las barras disponible de 8 con 7 . Calcule el No. de barras de 7 que se requiren para poder suministrarle a la broca el PSM requerido ?

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SARTA DE PERFORACIN

Prueba de Perforabilidad

La Prueba de Perforabilidad es un mecanismo que nos permite las bsqueda de nuevos valores de Peso sobre la mecha (PSM) y Revoluciones por minuto (RPM) durante la perforacin de un pozo con el fin de obtener un incremento en la Tasa o Rata de Penetracin (ROP) o sea de mejorar la eficiencia de penetracin en un pozo

Para su aplicabilidad se deben tener ciertas condiciones que favorezcan la prueba y no retarde su aplicacin, entre otras:

Valores de ROP no muy bajos

Intervalo a perforar homogneo

No existencia de un alto diferencial entre el gradiente del fluido y el gradiente de la formacin

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SARTA DE PERFORACIN

Existen dos mtodos para realizar la Prueba en cuestin, a continuacin se explicar uno de ellos:

Procedimiento:

Seleccione un valor de PSM de 5.000 lbs como referencia para la toma del tiempoMantenga fijo un valor de RPM Vari los valores de PSM seleccionados y anote el menor tiempo en que se pierdan las 5.000 lbs de referencia. Repetir 3 o 4 veces Seleccione un valor fijo de PSM, el cual deber ser el de menor tiempo anterior Vari los valores de RPM y seleccione el de menor tiempo. Repetir Evalu la ROP con estos dos valores durante un intervalo Compare la nueva ROP con los valores de la ROP anterior a la prueba Seleccione en definitiva cuales sern ahora los factores mecnicos

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SARTA DE PERFORACIN

Prueba de Perforabilidad

Construya la siguiente tabla para la prueba:

RPM = 100 (valor fijo)

Como se puede ver en la Tabla anterior, el menor tiempo en la cual se perdieron las 5.000 lbs de referencia, se obtuvo con un PSM que variaba entre 30 y 35 mil lbs

PSM Pr.1 Pr. 2 Pr. 3 Pr. 4

20 - 25 mil lbs

12 seg

14seg

15seg

14seg

25 - 30 mil lbs

12seg

11 seg

12seg

13seg

30 - 35mil lbs

11seg

10seg

10 seg

9 Seg

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SARTA DE PERFORACIN

Ahora se variar las RPM y se dejar fijo el PSM obtenido

PSM = 30 - 35 mil lbs (valor fijo)

El valor de RPM = 110 es ahora el menor tiempo en perder las 5.000 lbs de referencia. De all que se tienen dos valores, con el fin de evaluar su ROP durante un intervalo, estos son RPM = 110 y unPSM = 30 a 35 mil lbs. Comparar

RPM Pr.1 Pr. 2 Pr. 3 Pr. 4

90rpm

16 seg

17seg

17seg

19seg

100 rpm

17seg

16seg

17seg

16seg

110rpm

14seg

14seg

13 seg

12 seg

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SARTA DE PERFORACIN

Mecanismo de Aplicacin Durante la perforacin de un hoyo, existen algunas consideraciones directamente relacionadas con el diseo previo del BHA y con el tipo de pozo que se tiene planificado perforar

Las consideraciones relacionadas con el BHA, estn asociadas a la caractersticas de las formaciones a atravesar, su rumbo, buzamiento, as como al esfuerzo neto de la matriz de la roca

Las consideraciones del tipo de pozo estn asociadas a la incorporacin de elementos principales al BHA que permitan obtener los resultados previstos en la planificacin y ejecucin del proyecto pozo

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SARTA DE PERFORACIN

Mecanismo de Aplicacin Pozos Verticales En el caso de pozos verticales, la consideracin de mayor impacto est asociada al tipo de formacin a atravesar. Esto a fin de armar un BHA que permita perforar un hoyo til y recto, con un mximo de ngulo de 5 grados y con la mejor configuracin del mismo que permita realizar la entrada y salida, evitando los esfuerzos crticos comnmente presentes en los hoyos desviados

Pozos Direccionales En este caso, la consideracin del diseo es el punto de partida para cualquier planificacin ptima. Esto debido a que la forma del pozo conlleva a tener una disposicin de herramientas en la sarta de acuerdo a las secciones del pozo que se perforar

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SARTA DE PERFORACIN

Mecanismo de Aplicacin Pozos Direccionales Para este tipo de pozos tal como lo mencionamos estar asociada a la seccin del hoyo, para ello se determinara la posicin de una herramienta clave para los pozos desviados como lo son los estabilizadores, esto a saber:

Seccin de construccin o aumento de ngulo Sarta de construccin

Seccin tangencial o de mantenimiento de ngulo Sarta empacada o rgida

Seccin de descenso o de disminucin de ngulo Sarta de descenso o pendular

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SARTA DE PERFORACIN

Mecanismo de Aplicacin Sarta de construccin: Posicin estndar de los estabilizadores: Near Bit Estabilizador a 60 pies de la mecha (0- 60)

Sarta empacada o rigda Posicin estndar de los estabilizadores: Near Bit Estabilizador a 30 pies Estabilizador a 60 pies de la mecha (0- 30- 60) Near Bit Pony Collars de 10 pies Estabilizador a 10 pies, a 40 pies y a 70 pies de la mecha (0- 10- 40- 70)

Sarta de descenso o pendular Posicin estndar de los estabilizadores: Estabilizador a 60 pies de la mecha (60)

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SARTA DE PERFORACIN

Mecanismo de Aplicacin Pozos Direccionales Los mecanismos utilizados en los pozos direccionales, est relacionado con la forma de penetrar las formaciones en funcin del ngulo construido o no y en funcin de la seccin que se perfora. De all, que existen dos mecanismos o modalidades convencionales para esto, los cuales son:

Modalidad de Deslizamiento Posicin de la cara de la herramienta (tool face) en alta (high tool face) o en baja (low tool face), en la cual solo rota el motor de fondo o turbina y no rota la mesa rotaria o top drive. Esto se ejecuta para construir o descender ngulo en el pozo

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SARTA DE PERFORACIN

Mecanismo de Aplicacin Modalidad de Rotacin Existe una doble rotacin, la del motor de fondo de la turbina y la de la mesa rotaria o top drive. Esta modalidad se ejecuta para mantener el ngulo en el pozo

En conclusin, podemos combinar la posicin de los estabilizadores con la modalidad de penetrar el pozo en la seccin requerida, pero siempre debemos tomar una medicin puntual o continua desde la estacin o punto de inicio hasta obtener el ngulo referido por cada cierta cantidad de pies planificados (ej: 2 grado / 100 pies)

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SARTA DE PERFORACIN

Tubera de Perforacin Componente de la Sarta de Perforacin, que va desde el BHA hasta la superficie

La misma, est formada por un cuerpo tubular y juntas anexas (caja y pin) de dimetros diferentes

Funciones Trasmitir la potencia generada por los equipos de rotacin a la broca o mecha

Servir como canal de flujo para transportar los fluidos a alta presin, desde los equipos de bombeo del taladro a la broca o mecha

Su funcin principal es DARLE PROFUNDIDAD AL POZO, considerando su trabajo en Tensin

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas La tubera de perforacin se clasifica de acuerdo a su:

Longitud

Grado de acero

Condicin de uso

Esta clasificacin involucra una serie de aspectos que son considerados en un diseo ptimo de la sarta de perforacin en su conjunto

A continuacin una descripcin general de las mismas:

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Longitud: Los valores de longitud de la tubera de perforacin y otros tubulares, estn clasificados por la API en Rangos, a saber:

Rango 1 Longitud de: 16 a 25 pies

Rango 2 Longitud de : 26 a 34 pies

Rango 3 Longitud de: 35 a 45 pies

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Grado de acero: Existen cinco grupos comnmente utilizado a nivel de los Taladros en la Industria Petrolera Mundial

Estos se diferencian en su punto de Esfuerzo de Ruptura o Cedencia Mnima y Mxima, lo cual representa el factor principal de diseo para los pozos y sus profundidades respectivas, a saber:

Grado de acero Esf. rup. min Esf.rup.maxD 55.000 psi 85.000 psiE 75.000 psi 105.000 psiX 95.000 psi 125.000 psiG 105.000 psi 135.000 psiS-135 135.000 psi 165.000 psi

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Condicin de uso: Est relacionada con la CLASE del tubular, el cual no es ms que la identificacin de una tubera que ha sufrido en sus propiedades fsicas, esto es, tanto condiciones internas como externas, por supuesto despus de ser utilizada

Tipos de Clase: Nueva Premium Class Class 2 Class 3

Evidentemente, esta clasificacin redunda tambin en el Torque aplicado a cada tipo de tubera

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Consideraciones para el Diseo: Para el criterio de diseo de la Tubera de Perforacin, se toma como referencia que la seccin mas baja o inferior de la Sarta siempre este el tubular que posea la menor Resistencia al Esfuerzo de Ruptura o Cedencia y en la parte ms alta o superior la de mayor Resistencia

Esta consideracin esta asociada para que dicho tubular pueda soportar el peso de las barras, de la tubera de transicin (Hevi-Wate) y de su propio peso

Adicionalmente, la tubera de la seccin inferior debe soportar la presin de colapso que produce la hidrosttica ejercida por el fluido de perforacin

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Consideraciones para el Diseo: Fundamentalmente uno de los criterios para un diseo ptimo de la Tubera de Perforacin es lo referente a su Resistencia a la Tensin

Este valor esta asociado directamente con el Esfuerzo a la Ruptura o Cedencia y el rea seccional del tubo y es un valor fundamental a tomar en cuenta al momento de decidir el Tipo de Tubular a utilizar

As mismo, para contingencias en el pozo, tales como atascamiento de la Sarta es necesario conocer el valor de Mxima Sobre Tensin (Over Pull) que se dispone, a fin de evitar mayores complicaciones en el pozo, a continuacin las formulaciones

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SARTA DE PERFORACIN

rea seccional (Asecc) de la Tubera:

Asecc = / 4 x (DE tp di tp ) = pulgs

donde: / 4 = 3,1416 / 4 = 0,7854DE tp = Dimetro externo de la tubera de perforacin, pulgsdi tp = Dimetro interno de la tubera de perforacin, pulgs

2 2 2

Resistencia a la Tensin (Rt)

Rt = Esf. rup min. x Asecc x F.S = lbs

donde:Esf. rup. min = Esfuerzo de ruptura mnimo de la tubera, psiAsecc = rea seccional del tubo, pulgsF.S = Factor de Seguridad (90 %)

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SARTA DE PERFORACIN

Mximo Sobre Tensin (MST) o Mximo Over Pull

MST = Rt Ps flu = lbs

donde:Rt = Resistencia a la Tensin, lbsPs. flu = Peso de la sarta en el fluido, lbs

No. de vueltas Back off (No.vuelt.)

No. vuelt. = Torq. / Factor K = vueltas1000

donde:Torq.: Torque aplicado a la tubera, lbs-pieFactor K : Factor de Torque para los distintos tipos de tuberaFactor K tp nueva = 51.405 (DEtp ditp ) 4 4

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SARTA DE PERFORACIN

Profundidad mxima alcanzable con la tubera de perforacin. (Prof. max.)

Con un solo tipo de tubera: Prof. max = Lmax 1 + Long.b

Lmax1 = (Rt MST) - Long.b x Pba = piesPtp x F.F Ptp

Con dos tipos de tubera diferentes: Prof. max = Lmax 1 + Lmax2 + Long.b

Lmax2 = (Rtn MST) - (Lmax1 x Ptp + Long.b x Pba) = piesPtp x F.F Ptp

donde:Ptp = Peso ajustado de la tubera de perf.incluye tool joints), lbs / pieRtn = Resistencia a la tensin de la nueva tubera, lbs

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SARTA DE PERFORACIN

Altura mxima del Tool Joint (hmax)

Para Llaves colocadas a 180

hmax = 0,038 x Esf.rup. min x Lb x (I/C) = pies0,9 x Torque

Para Llaves colocadas a 90

hmax = 0,053 x Esf. rup.min x Lb x (I/C) = pies0,9 x Torque

donde:Esf. rup. min = Esfuerzo de ruptura o cedencia mnima, psiI/C = Momento de la seccin de la tubera, pulgs , I = / 4 (OD - ID ) y C = OD / 2Lb = Longitud del brazo, pies y Torque = Torque aplicado. lbs-pie

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Consideraciones para el Diseo: Otras consideraciones que se toman en cuenta para el Diseo de la Tubera de Perforacin son:

Tipo de conexiones

Tipo de reforzamiento

Torque aplicado al tubular

Estas consideraciones estn en lnea con un ptimo diseo y bsicamente la informacin asociada se presentan en Tabla API de uso comn. A continuacin una descripcin general:

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Consideraciones para el Diseo:

Tipo de conexiones:

Sistema API Sistema NC2 3/8 IF NC 262 7/8 IF NC 313 IF NC 384 FH NC 404 IF NC 464 IF NC 50

La nomenclatura utilizada en la actualidad es NC (Conexin Numerada)

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SARTA DE PERFORACIN

Clasificacin y Propiedades Mecnicas Consideraciones para el Diseo:

Tipo de reforzamiento del tubular: Los reforzamientos de los tubulares estn asociados a la resistencia que la conexin del mismo posee. Ellos se clasifican en tres tipos, a saber:

IU = Internal upset : La tubera en los extremos se hace ms gruesa disminuyendo el ID

EU = External upset: La tubera en los extremos se hace ms gruesa aumentando el ID

IEU = Internal External upset: La tubera en los extremos se hace ms gruesa aumentando el OD y disminuyendo el ID

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SARTA DE PERFORACIN

Ejercicio General Datos: Dlodo = 13 ppg y Dhoyo = 8 Barras: 6 OD x 2 ID Longitud de cada barra = 30 pies PSM requerido = 25.000 lbs Tubera de perforacin: 5 19,5 lbs/pie, Grado E y S-135 Profundidad del pozo: 15.000 pies

Calcule el No. de barras requeridas Calcule el tramo mximo de longitud de tubera Eque se podr utilizar Calcule la profundidad mxima si se utilizan los tipos de tuberas disponibles, utilice el valor de Sobre-Tensin menor calculado Verifique si para este pozo se requiere el uso de Hevi-Wate

diseño sarta perforacion

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