Problemas Perforación - U.N.I

INGENIERIA PERFORACION I y II

PROBLEMAS RESUELTOS

N= caballete porta poleas

D= motón viajero y gancho

E= unión giratoria y vástago de perforar

C= malacate

A= motores

I= bomba de lodo y transmisión por correas

L= zaranda vibratoria

H= cuellos lastra barrena

G= mesa rotativa

H= tanque de lodo

K= Niple campana y tubo conductor de lodo a la zaranda vibratoria

F= mesa rotativa vástago de perforar

PRACTICAS CALIFICADAS

EXAMENES PARCIALES

EXAMENES FINALES

EXAMENES SUSTITUTORIOS

PROBLEMAS RESUELTO POR:

ING. JUAN C. ALIAGA R.

DRILLING ENGINEER

EQUIPO DE PERFORACION ROTATIVA

CAPITULO II

CASTILLOS Y MASTILES

PARTE PRÁCTICA

PROBLEMA 1: EN LA TABLA 3.3- PESO DE LA TUBERIA PARADA SOBRE EL PISO Y CARGA DEL VIENTO DEL BOLETIN API STANDARD 4A SE ENCUENTRA LA SIGUIENTE INFORMACION

TAMAÑO DEL CASTILLO

(1)

ALTURA DEL CASTILLO

(2)

LONGITUD DE LA TUBERIA

(4)

PESO DE LA TUBERIA

(5)

HAZ DE TUBERIA EN PIE SOBRE EL PISO DEL CASTILLO (AREA DE VIENTO)

(6)

ALTURA DE LOS DEDOS DE LA PLATAFORMA DEL ENGRAPADOR

(7)

DIAMETRO DE LA TUBERIA

(3)

N°18 136’ 10800’ 18.5 lb/pie 5’-8’’× 90’ 83’4 ‘’

N°19 147’ 15000’ 22.5 lb/pie 6’-0’’ × 93’ 84’ 5’’

Calcular para cada tamaño de castillo lo siguiente:

a) Área de aplicación de la carga del viento sobre la tuberia en pie sobre el piso del castillob) Componente horizontal del peso de la tuberia c) Carga del viento en el punto de origen d) Carga combinada en los dedos de la plataforma del engrapador

Solución

a) Dado el area de viento = (6)

Si scaneo AN°18= (5’ + 8” × ) ×90’ = 510 ft2 AN°18=510 ft2

Si scaneo AN°19= (6’ +0”) ×93’ = 558 ft2 AN°19=558 ft2

b) Scaneo Ɵ = 2.5° W=(4) ×(5) WH = WsenƟEntoncesWN°18 =10800×18.5= 199800 lbWH N°18 =199800sen2.5° =8715.15lb WH N°18 =8720lb

WN°19 =15000×22.5=337500 lbWH N°19 =337500 sen2.5 = 14721.54 WH N°19 =14720 lb

c) Para la altura del castillo : 136’ P= 11.76 lb/ft2

FvN°18 = AN°18P FvN°18 =510ft2 × 11.76lb/ft2 = 5997.6 lb FvN°18 = 6000 lb

Para la altura del castillo: 147’ P= 22.5 lb/ft2=

FvN°19= AN°19P = 558 ft2 ×22.5 lb/ft2 = 12555 lb FvN°19= 12560 lb

d) Si Ɵ=2.5° pequeño, se considera scaneo

∑M0= 0 WH+ FV = hR

R=

De (6) y (7)

RN°18= =7980.72 =7980 lb RN°18=7980 lb

RN°19= = 15101.4 =15100 lb RN°19=15100 lb

PROBLEMA 2: La GNC de la carga de un mástil de pedestal libre Marca Dreco modelo M13110 500B es de 500,000 lbs conociendo que:

Número de líneas hacia abajo 10 Peso del motón viajero 5200 lb Peso del gancho 1800 lb Peso de la unión giratoria 1750 lb Peso del caballete porta poleas 9000 lb Anclaje de la línea muerta pie derecho del mástil frente al lado derecho del malacate Densidad del lodo 11.5 lb/gln

Se pregunta

a) La capacidad de la carga del mástilb) Peso de la sarta de perforación fuera del pozo

c) Carga en el pie derecho del mástil frente al lado izquierdo del malacate

Solución:

a) Como Capacidad de carga del castillo CCC = cpp

Si GNC= Wg Wg peso en el gancho incluyendo la fricción

GNC = 500000 lbs Wcpp =9000 lb# de líneas hacia abajo n+2=10 n=8

En (∝) : 500 000 = Wg Wg= 333 333.333 lbs

Hallando F.E.C : Wg= 8T Wg /4 = 2T

Carga total CARGA EN C/ PIE DERECHOA B C D

Carga centrada

8T 2T 2T 2T 2T

Carga en la L.R

1T 0.5T 0.5T

Carga en la L.M

1T 1T

CARGA TOTAL

10T 2.5T 2.5T 3T 2T

Carga equivalente = 4 × carga máxima de un pie derecho

Luego F.E.C = = = 0.833

Como Wg=

CCC = Wg + cpp

CCC= + 9000 CCC= 509 200 lbs

b) Si Wg= (WTP lodo + WCLB lodo + WU G + WM V+ gancho + 100 000 lb)/(1-0.02n)

WU G= 1750 lb WTP lodo= WTP( 1-0.015 m)

WM V = 5200 lb m= 11.5 lb/gln

WG= 1800 lb WCLB lodo= WCLB ( 1-0.015 m)

Wg= (WTP (1-0.015 m) + WCLB ( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000 lb)/(1-

0.02n)Reemplazando valores

333,333.33= ((WTP + WCLB) ( 1-0.015 ) + 1750 + 5200+ 1800 + 100 000 lb)/(1-0.02

)

WTP + WCLB= 206 948.6 lb WSP= 206 950 lb

c) En el punto DCarga del pie derecho: carga de la línea muerta = 2 T Si Wg= 8T T= Wg /8

Carga en el pie derecho: 2x Wg /8Carga en el pie derecho = 83 333. 33 lb

PROBLEMA 3: Dada la siguiente condición de operación:

Profundidad del pozo: 10000’

Tubería de peroración: 4.5’’ DE 3.83’’ DI 16.6 lb/ft

Cuello lastra barrena 600' 87 lb/ft , 6.25 DE , 3’’ DI

Peso de la unión giratoria: 5500 lb

Peso del gancho y motón integrado = 116000 lb

Peso del caballete porta polea : 9045 lb

N de líneas hacia abajo: 10

Ubicación de la línea muerta: pie derecho del mástil ubicado a la izquierda frente al malacate

Densidad del lodo: 13 lb/gln

Se pregunta

a) Carga sobre el pie derecho del mástil ubicado al lado derecho frente al malacate b) Capacidad de carga del mástilc) Capacidad bruta de la carga del mástil

Solución

a)

n+2=10 n= 8

Si Wg= LTP LP( 1-0.015 m) + LCLB CLB( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000

lb)/(1-0.02n)

LTP= 9400’ =16.6 lb/ft densidad lieal

LCLB= 600’ = 87 lb/ ft

WU G=5500 lbWM V+ g=11600 lb

m= 13 lb/gln

Wg= 9400’x16.6( 1-0.015 x13) + 600x87( 1-0.015 ) + 5500 + 11600 + 100 000

lb)/(1-0.02x8)Wg = 338 968 lbs

Sea:


Carga centrada

8T 2T 2T 2T 2T

Carga en la L.R

1T 0.5T 0.5T

Carga en la L.M

1T 1T

CARGA TOTAL

10T 2.5T 2.5T 2T 3T

Wg= 8T Wg /4 = 2TPor lo tanto : carga sobre el pie derecho del mastil ubicado al lado derecho frente al malacate : es en el punto cW’’C= 2T = 2x Wg/8 W’’C= W/4W’’C= 338 368 /4 = 84742 lb W’’C =84742 lb

b) Si CCC = Wg + cpp cpp = 9045 lb

F.E.C = = = 0.833

CCC = 338968 + CCC= 517 700 lbs

c) Si GNC= Wg

GNC= Wg GNC =508452 lb

PROBLEMA 4: (ex. Parcial) Demostrar que en todo mástil se verifican las siguientes relaciones:

a) Cuando la línea muerta está anclada a uno de los pies derechos del mástil, ubicados frente al malacate, la diferencia que existe entre la capacidad de carga del mástil y la capacidad nominal bruta de carga del mismo mástil es igual al peso del caballete portapoleas.

b) Cuando la línea muerta está anclada a uno de los pies derechos ……………………….. ………………………………………………………… y la capacidad nominal bruta de carga para el mismo mastil es igual al peso del caballete porta poleas mas el cociente que resulto de dividir al doble del peso de la carga suspendida entre el número de líneas hacia arriba.

SOLUCION

Sea n= # de líneas hacia arriba W= peso de la línea suspendida W= nT

a)


Carga centrada

nT nT/4 nT/4 nT/4 nT/4

Carga en la L.R

1T 0.5T 0.5T

Carga en la L.M

1T 1T

CARGA TOTAL

(n+2)T (n+2)T/4 (n+2)T/4 (n+4)T/4 nT/4

Si la CCC= W + cpp cpp =peso del caballete portapoleas

Entonces: F.E.C = = F.E.C =

Luego CCC= W + cpp CCC= + cpp

Pero GNC= W GNC= Capacidad nominal bruta

CCC = GNC + cpp CCC- GNC = cpp lqqd

b)


Carga centrada

nT nT/4 nT/4 nT/4 nT/4

Carga en la L.R

1T 0.5T 0.5T

Carga en la L.M

1T 1T

CARGA TOTAL

(n+2)T (n+2)T/4 (n+6)T/4 nT/4 nT/4

Entonces F.E.C = =

Si CCC= W + cpp CCC= W + cpp CCC= W + cpp

CCC= W + cpp CCC= W + + cpp

Como GNC= W

CCC = GNC + + cpp CCC - GNC = cpp + lqqd

PROBLEMA 5: Un equipo de perforar tiene 8 líneas que salen del motón viajero. Existe en el gancho una carga de 240 000 lbs que se está levantando a una velocidad de 50 ft/ min

Calcular

A) la velocidad de la linea que se está arrollando al tambor principal del malacate B) la carga por tensión en la línea del tambor principal asumiendo una perdida por fricción del

2% por línea

Solución

a)

Sea n= # de líneas hacia arriba X = espacio que recorre el gancho Vg= velocidad del gancho Vl= velocidad en la línea rápidaE = espacio que recorre n

Sabemos que Vg = e/t X = Vg t t= x/ Vg

TAMBIEN Vl=E/t t: este mismo tiempo es el que se emplea en la línea del tambor t= E/ Vl

luego pero E= nx VL = n Vg

si Vg = 50 ft/min Vl=8 x 50 ft/min Vl = 400 ft/min

b) W/e = 8T T = W/8 . 1/e e= 100% - 8 x 2 % = 84 % = 0.84 T= 240 000 /8 x 1/ 0.84 T = 35714 .3 lbs

PROBLEMA 6: La capacidad nominal bruta de la carga de un mástil es de 430 000 lbs. Las condiciones operativas son las siguientes:

Tuberia de perforación: 4.5’’ de, 16.6 lb/ft

n° de cuellos lastrabarremas : 24 longitud : 30 ‘ peso lineal 92 lb/ ft, 5.5 de

N° de líneas armadas hacia abajo: 10

Densidad del lodo: 12 lb/ gln

Peso del montón y gancho 9800 lb

Peso de la unión giratoria 4830 lb

Peso del caballete porta poleas 11150 lbs

¿Hasta que profundidad se podrá perforar?

Solución:

LCLB= 24x 30´ GNC= 430000 LBS

LTP = LP= 16.6 lb/ ft CLB= 92 LB/FT

WM V+ gancho =9800 LBS

WU G= 4830 lbs WCPP= 11150 lbs

ρm= 12 lbs/ gln

n+2 = 10 n= 8

si GNC= Wg 430000= Wg Wg=286 666.67 LBS

Wg= LTP LP( 1-0.015 m) + LCLB CLB( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n)

286 666.67= (LTP 16.6+ 720x ( 1-0.015 ) + 9800 + 4830+ 100 000lb)/(1-0.02x8)

LTP= 5278.66’

Por lo tanto D = 5278.66 + 720’ = 5948. 66 ´ D= 6000’

PROBLEMA 7: La capacidad de carga de un mástil es de 600 000 lbs. Las condiciones operativas son las siguientes

Tuberia de perforación: 4.5’’ de, 16.6 lb/ft

N° de cuellos lastrabarremas : 20 longitud : 30 ‘ peso lineal 80 lb/ ft, 6.25 de

N° de líneas armadas hacia arriba: 8





Hasta que profundidad se podrá perforar?

Solución:

CCC = 600 000 ρm= 11 lbs/ gln LP= 16.6 lb/ ft LTP =

LCLB= 20x 30´ = 600 ‘



n= 8

El anclaje de la línea muerta debe estar en el pie derecho del mástil frente a una de los lados del malacate para un aprovechamiento mas eficiente del diseño del mástil

Se calcula el F.E.C o también se cumple para las condiciones dadas CCC = GNC + Wcpp

600 000 = GNC + 10200

GNC= 589800 LBS

Como GNC=Wg 589800= Wg Wg= 393 200 LBS

También


393 200 = (LTP 16.6+ 80x ( 1-0.015 ) + 9800 + 4300+ 100 000lb)/(1-0.02x8)

LTP= 12705.28’

Profundidad: 12705. 28’ + 600 = 13 305.28 D= 13305’

PROBLEMA 8: Dadas las siguientes condiciones de operación

Profundidad del pozo: 10 000 ‘

Tuberia de perforación: 4.5 ´´DE 3.82´’ DI 16.6 LB/FT

Peso del cuellos lastrabarremas: 80 lb/ ft

Peso sobre la broca: 34 000 lbs

N° de líneas armadas hacia abajo: 10


Peso del montón y gancho 11 600 lb



Ubicación de la línea muerta: pie derecho del mástil situado a la izquierda frente al malacate

Se pregunta

a) Carga sobre el pie derecho del mástil ubicado al lado derecho frente al malacateb) Capacidad de carga del mástilc) Capacidad bruta de carga del mástil

Solución:

D= 10 000´

n+2= 10 n=8

Wsobre la broca= 34000 LB



ρm= 13 lbs/ g

El peso sobre la broca viene a ser el peso del cuello lastrabarrena

WCLB=34000 LBS

SI WCLB lodo =LCLB CLB( 1-0.015 m)

34000 = 80 x LCLB (1-0.015 ) LCLB= 527. 95’

Por lo tanto si D = LTP+ LCLB 10 000 = LTP+ 527.95’ LTP=9472.05’

luego


Wg= 9472.05 ( 1-0.015 ) + 80x 527.95( 1-0.015 x13) + 5500 + 11600 + 100 000lb)/(1-

0.02x8)

Wg=330 565. 48 lbs

Entonces Wg=8T Wg/4=2T

a)


Carga centrada

8T 2T 2T 2T 2T

Carga en la L.R

1T 0.5T 0.5T

Carga en la L.M

1T 1T

CARGA TOTAL

10T 2.5T 2.5T 2T 3T

La carga sobre el pie derecho del mástil ubicado al lado derecho al lado derecho Wpd C=2T = 2x Wg/8frente al malacateWpd C= Wg/4 = 330 565.48 / 4 = 82 641.37 lbs Wpd C= 82 641 lbs

b) Capacidad de carga del mastil

CCC= W + cpp donde F.E.C = = 0.833

CCC=330 565. 48 + = 505 091.6 lb CCC= 505100LB

c) Capacidad bruta de carga del mastil

GNC=Wg GNC =330 565.48 GNC = 495 848.2 LBS GNC= 496 000 lbs

PROBLEMA 9: dada la siguiente información

ALTURA DEL CASTILLO

(1)

DIAMETRO DE LA TUBERIA

(2)

LONGITUD DE LA TUBERIA

(3)

PESO DE LA TUBERIA

(4)

HAZ DE TUBERIA EN PIE SOBRE EL PISO DEL CASTILLO (AREA DE VIENTO)

(5)

ALTURA DE LOS DEDOS DE LA PLATAFORMA DEL ENGRAPADOR

(6)

94’2 ‘’

9200’ 6.5 lb/pie 3’-11’’× 67’-6´´

59’

122’4 ’’

4500’ 18.5 lb/pie 3’-11’’ × 90’

83’

Calcular para cada altura del mástil:

a) Area de aplicación de la carga del viento sobre la tuberia de perforación en que sobre el piso del mástil

b) Componente horizontal del peso de la tuberia c) Carga del viento en el punto de origen d) Carga combinada en los dedos de la plataforma del engrapador

Solución:

a) De la columna (5)

A1= (3’ + 11” × ) ×(67’ +6´’x

A1= 3.916 pies x 67.5 pie = 264. 33 pies 2 A1=264 pies 2

A2= (3’ + 11” × ) ×90’= 352.5 pies2 A2=352.5 pies2

b) W= (3)x(4) WH= W senƟ WH1= 9200’x6.5sen2.5° = 2608.4lb

WH 1 =2608lbWH 2 =4500’x18.5sen2.5°= 3631.31 lb WH 2 =3640lb

c) Para la altura del Castillo 136’ P = 11.76 LB/FT2 para la columna (1)

Fv= APFv1= A1P= 2643 ft2x 11.76 lb/ft2

Fv1= 3108.17 lb Fv1= 3110 lb

Fv2= A2P= 352.5 x 11.76 lb/ft2

Fv2= 4145.4 lb Fv2= 4150 lb

d) Si Ɵ=2.5° , se

∑M0= 0 WH+ FV = hR

R=

De (5) y (6)

R1= =3266.3 =3270 lb R1=3270 lb

R2= = 4223.4 lb= 4220 lb R2=4220 lb

PROBLEMA 10: La capacidad de carga de un mástil es de 560 000 lbs las condiciones operativas son las siguientes

Tuberia de perforacion: 4.5’’ de, 16.6 lb/ft

Cuellos lastrabarremas: 600’ de 84 lb/ ft, 6.25 de, 2.75 d.i

N° de poleas del moton viajero: 5

Número de líneas = máximo que se pueda obtener de las condiciones operativas




Peso del caballete porta poleas 14500 lbs.

¿Cuál es la máxima profundidad hasta la cual se puede perforar?

Solución:

Si por c/polea son 2 lineas n= 5x2 = 10 maximo numero de líneas hacia arriba

La línea muerta debe estar colocado al frente del malacate para ser mas eficiente

Se cumple CCC= GNC + cpp= Wg + cpp

560 000 = WG + 14500LBS WG= 389 642.86 LB

Wg= LTP LP+ LCLB CLB( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n)

389642.86= LTP + 600 x84 ( 1-0.015x11) + 4900+ 15260+ 100 000lb)/(1-0.02x10)

LTP=10783.5’

D= 11383.5’ D=11400’

PROBLEMA 11: 15000’de tuberia de perforación de 5’’ D.E y 22.5 lb/ ft que se encuentran parados sobre la subestructura de un equipo de perforación forman un angulo de 2.5° de inclinación con la vertical y presenta una superficie al viento de 6’x93’. Si la altura del mástil con respecto a la subestructura es de 140’ y la distancia del soporte para las barras o tramas en la plataforma del engrapador a la subestructura es de 84’ se pregunta ¿Cuál es la carga resultante en dicho soporte?

Solución:

∝=2.5° TP=15 000’ LP= 22.5 lb

WH= Wsen2.5° W= TP x LP= 15 000’ x 22.5

W= 337500 LBS

WH= 337500x sen2.5 WH=14721.5

Para la altura del mastil 140’ 136’ P=22.5 lb/ ft2

A= 6 x 93 = 558 pies2

FV=AxP=558 pies2x22.5 lb/ ft2 FV=12 555 LBS

Entonces:

∑M0= 0 WH+ FV = hR

R=

SI L= 93’h=84’

R= =15099.49 R= 15100 LBS

PROBLEMA 12: Se requiere calcular la capacidad de carga de un mastil cuya limea muerta esta en el pie derecho del mástil frente al lado izquierdo del malacate, asi como la magnitud de la carga en dicho pie. las condiciones operativas son las siguientes

Sarta de perforacion: 15000

Tuberia de perforación 4.5’’ de, 16.6 lb/ft

Cuellos lastrabarremas : 700’ de 89 LB/ FT, 6.5 DE, 2.75 D.I

Número de líneas armadas hacia abajo : 12





Solución:

Se tiene:

n+2= 10 n=10 Wg=10T Wg/4=2.5T


Carga centrada

10T 2.5T 2.5T 2.5T 2.5T

Carga en la L.R

1T 0.5T 0.5T

Carga en la L.M

1T 1T

CARGA TOTAL

12T 4T 3T 2.5T 2.5T

Si CCC= WG + cpp …..(∝)

Hallando FEC

FEC= = 0.75……(1)

Hallando WG

Como LSP= LTP + LCLB 15000= LTP + 700 LTP= 14300’

Por lo tanto WCPP= 9500 lbs


WU G= 3800 lbs ………………………… Wsobre la broca= 34000 LB

ρTP= 16.6 lbs/ FT

ρCLB= 89 LB/FT

LCLB= 700’

m = 1 0 lb/gln

Si Wg= LTP LP+ LCLB CLB( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n)

Wg=16.6 x14300+ 700x 89( 1-0.015 ) + 3800 + 10500 + 100 000lb)/(1-0.02x10 )

Wg=461 285 lbs ………(2)

(1) Y (2) en (∝)

CCC=461 285 +

CCC= 747 556 lbs

La carga en el pie dercho donde esta la linea muerta es 4T

WA= 4x461285/10 WA= 184 514 LBS

PROBLEMA 13: (ex. Parcial) con un lodo cuya densidad es de 10 lb/gln se puede perforar hasta 9000 pies con 10 líneas armadas hacia arriba. Si se incrementa hasta 12 lbs/gln y a 12 líneas hacia arriba se puede perforar hasta 11000’

¿Que profundidad máxima se puede perforar con 14 lineas hacia arriba y con una densidad de lodo de 14lbs/ gln?

Dadas las siguientes condiciones:

Peso lineal de la tuberia de perforación 16 lbs/ft

Peso del motón viajero: 5000 lbs

Peso del gancho 3500 lbs peso de la unión giratoria 2100 lbs

Solución:

m1 = 10 lb/gln m2 = 12 lb/gln m3 = 14 lb/gln

n1= 10 lineas n2= 12 lineas n3= 14 lineas

D1= 9000’ D2= 11000’ D3=?

ρTP= 16.6 lbs/ FT

WM V = 5000 LBS

Wgancho =3500 LBS

WU G= 3800 lbs

Como GNC1= GNC2 = GNC3 para dicho mástil o castillo

Si GNC1= GNC2

W1 = W2 W1 = W2 21 W1G=20W2G

Se sabe que: LTP1+ LCLB1= 9000’LTP2+ LCLB2= 11000’

Si se incremente solo las tuberías de perforación LCLB1= LCLB2= LCLB

LTP2 - LTP1= 2000’ LTP2 =LTP1+ 2000’………..(1) LTP3 = LTP1 + D ……….(2)

También

W1g= LTP LP+ LCLB CLB( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n) ….(3)

W2g= [(LTP1 + 2000) LP +LCLB CLB]( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n)…

(4)

Reemplazando en (∝): 3 y 4

21 = 20

21 = 20

22.31(LTP LP+ LCLB CLB) 2903250= 21.58( LTP1 LP1 +LCLB CLB) 3601052.63

LTP LP+ LCLB CLB= 955894 lbs ………..( ) peso de la sarta de perforacion fuera del pozo

) en (3)

W1g= 955894 ( 1-0.015 ) + 5000 + 3500+ 2100 + 100 000lb)/(1-0.02x10)

W1g=1 153 887.38 lb

Dado GNC1= GNC3

W1 = W3 W1 = W2

W3g W1 W3g (1 153 887.38 ) W3g= 1 256 455.15

Luego: de (2)

W3g= [(LTP1 + D) LP +LCLB CLB]( 1-0.015 m3) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n3)

1 256 455.15=LTP1 LP1 +LCLB CLB]( 1-0.015 x ) +Dx16 (1-0.015 x ) 5000 +3500+ 2100 + 100 000lb)/(1-0.02x14)

1 256 455.15x 0.72= 955 894x 0.79 +12.64 D + 110 600 D = 3076.85

Por lotanto ’

D3 = LTP1 +LTP2 + D = 9000’ + 3076.85 D3 = 12076.85’

Problema 14: (ex. Parcial) la capacidad bruta de carga de un mástil es de 600 000 lbs

Las condiciones operativas son las siguientes

Tuberia de perforación 4.5’’ DE, 16.6 LB/FT

Cuellos lastrabarrenas : 600’ de 91 LB/ FT, 6.25 DE, 2.25 D.I

Peso del monton y gancho 14850 lb


Número de líneas armadas hacia abajo : 12

Sin cambiar las condiciones operativas señaladas, que no existe ninguna posibilidad de pérdida de circulación y que la densidad en ese momento es de 12 lb/gln. ¿Qué se deberá hacer cuantitativamente para llegar a 15000 ft de profundidad sin que el mástil se aplaste?

SOLUCION:

Por lo tanto permanecen fijos

GNC: 600 000 LBS LCLB= 600’ CLB==91 LB/FT ρTP= 16.6 lbs/ FT

WM V GANCHO = 14850

WU G= 4600 lbs

n+2 = 12 n=10

Entonces pra llegar a 15 000’ de profundidad se debera cambiar la densidad del lodo m=?

D= 15 000 = LTP+ LCLB= LTP + 600 LTP= 14400’

Si GNC=Wg 600 000lbs = Wg Wg= 428 571. 43 lbs

Wg= (LTP LP+ LCLB CLB( 1-0.015 m)) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n)

428 571. 43= 16.6x14 400+ 91x 600(1-0.015 m)) + 14850 + 4600 + 100 000lb)/(1-0.02x10)

1-0.015 m= 0.7608 m=16 lb/gln

PROBLEMA 15 : La capacidad de carga de un mástil es de 500 000 lbs. Las condiciones opertivas son las siguientes:


cuellos lastrabarremas : 720’ de 76 LB/ FT, 6 DE, 2.75 D.I

Numero de líneas armadas hacia abajo : 12

Peso del monton 5500 lb

Peso del gancho 6100 lb



Ubicación de la línea muerta: pie derecho del mástil situado frente al lado izquierdo del malacate

Se pregunta:

a) Carga sobre el pie derecho del mástil situado frente al lado derecho del malacate b) Máxima profundidad que se podría perforar c) Capacidad bruta de carga del mástil

Solución:

se tiene ρTP= 16.6 lbs/ FT ρCLB= 89 LB/FTCCC= 500 000 lbs

WU G= 5800 lbs WM V=5500 lbs WCPP= 9400 lbs Wgancho =6100 LBS

m=10 LBS/GLN

CCC= Wg + cpp …… (∝) F.E.C = …..( )

Hallando FEC

Wg= nT = 10 T T= …….( = = 2.5 T


Carga centrada

10T 2.5T 2.5T 2.5T 2.5T

Carga en la L.R

1T 0.5T 0.5T

Carga en la L.M

1T 1T

CARGA TOTAL

12T 3T 3T 2.5T 3.5T

EN ) FEC= = 85.7% FEC=0.857

en (∝) 500 000 = Wg + 9400 Wg= 35 370 lbs

a) Wpie derecho C= 2.5 T = 2.5 x 350370 WC= 87600

b) Si Wg= LTP LP+ LCLB CLB( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho + 100 000lb)/(1-0.02n)

350 370 = (LTP + 76x720)( 1-0.015 ) + 5500 + 5800+ 6100 + 100 000lb)/(1-

0.02x10)LTP=8250’

La máxima profundidad que se podría perforar es D= LTP+ LCLB= 8250 +720 = 8970’ D= 8970’

c) Capacidad bruta de carga del mástil GNC

GNC=Wg GNC= 350 370 GNC= 490518 LBS

PROBLEMA 16: El gancho de un equipo de perforacion esta levantado una carga de 450 000 lbs a ubna velocidad de 72 pies/min con 8 lineas hacia arriba. si se tuviera 10 lineas armadas hacia arriba. cual deberia ser la velocidad en la linea rapida

SOLUCION:

SI VL=nVg VL= velocidad en la línea rápida

Vg= velocidad en el gancho

n= número de líneas hacia arriba

n= 8

Vg= 72 pies / min

VL8=n Vg8= 8 x 72

VL8=576 ft/min

Como la velocidad en cada linea son iguales

VL10= VL8 VL10= 576 ft/ min

CAPITULO III

CABLES DE ACERO

PARTE PRÁCTICA

PROBLEMA 1: El gancho de un equipo de perforación sostien una carga de 219200. Las condiciones operativas son las siguientes

Factor de seguridad: 3

Numero de poleas de caballete portapoleas : 6

Resistencia nominal a la ruptura del cable de perforación 130 000 lbs

Bajo estas condiciones se pregunta

a) Cuantas vueltas deberán armarse entre las poleas del moton viajero y las del caballete portapoleas?

b) Para aumentar el factor de seguridad a 3.5 manteniendo constantes las demás condiciones operativas que se tendrá que hacer?

Solución

Dado que : F.S= T=

F.S=FACTOR DE SEGURIDAD T= FUERZA A LA TRACCION

RNR= RESISTENCIA NOMINAL A LA RUPTURA

a) F.S=3 Wg= 291200 LBS

RNR= 130 000 lbs F.S= ………….(1)

3= 0.02 n2- n + 6.72 = 0 n= = n1= 42 n2= 8

Deberán armarse entre las poleas del moton viajero y el CPP : 8 lineas

b) RNR Y Wg son constantes Se tendrá que determinar cuantas líneas deberán armarse entre las poleas del MV y las de CPP para dicho F.SEntonces: F.S=3.5 RNR= 130 000 lbs Wg= 291200 LBS En (1)

3.5= 0.02 n2- n + 7.84 = 0

n= = n1= 40.25 n2= 9.75= 10

Deberán armarse entre las poleas del MV y las del CPP : 10 lineas

PROBLEMA 2: El mástil de un equipo de perforación rotativa tiene 8 líneas armadas entre el motón viajero y el caballete porta poleas. Conociendo que:

El cable de acero es de 1 ’’ IPSWRCLLRL y su resistencia a la ruptura es de 130 000 lbs

Factor de seguridad : 5

Resistencia efectiva es el 80 % de la resistencia a la ruptura

La resistencia del cable debe reducirse por defecto del doblamiento en las poleas del moton y del caballete en 14%

La aceleración en el cable es de 5 pies/ seg2

Se pregunta ¿ cual será su factor de seguridad en esta situación?

Solución:

F.S= = ……(1) =

∑FY= ma 8T’-Wg= T’= T’=

SI FS’ = RNR’/ T’

DONDE: RNR’ debido a su resistencia efectiva del 80 % de RNR y luego debido a una reducción en 14 % por efecto del doblamiento y friccion en las poleas, se tiene :

RNR’= (1-0.14) (0.80 RNR)

RNR’=0.86 x 0.80 RNR

RNR’=0.688 RNR

Por lo tanto

FS’ = 0.688 F.S / = 0.688 x 5 / = 2.97) F.S’= 2.97

PROBLEMA 3: al llegar a la profundidad de 12000’ de un pozo que se esta perforando con broca de 9 5/8’’ se decide tomar un nucleo convencional (core) con broca de 8 ½ ‘’. Como durante la perforación de este pozo se ha encontrado una sección de 8000’ a 8500’ que continuamente se esta derrumbando, se hace un viaje corto para lo cual se levanta la broca hasta 7800’ y luego se la baja hasta el fondo del pozo circulándose lodo durante una hora y entonces se extrae la broca de perforar para bajar la broca de ……………………………… …………………… …………… …………

……………………….. hasta el momento que se reinicia la perforación nuevamente al profundidad de 12040’ ?

Las condiciones operativas son las siguientes:


Cuellos lastrabarremas cuando se perfora con broca de 9 5/8’’ : 540’ de 122 lb/ ft, 7 ½ ‘’ de, cuellos lastrabarremas cuando se toma testigos: 500’, 6 1/2 ‘’ DE, 87 LB/ PIE

Peso del monton 9360 lb

Peso del gancho 5250 lb


PESO elevadora y brazos : 1060 lbs

Densidad del lodo: 12 lbs/ gln

Longitud promedio de un tramo o barra: 90’

Solución:

Entonces

(1) viaje corto de 12000-7800-12000T1=T12000-T7800

(2) Sacar la broca de 9 5/8 ‘’ de 12000-0

T2= T12000

(3) Bajar la broca de sacar testigos de 8 ½ ‘’ de 0-12000’

T3= T’12000

(4) sacar testigo con broca 8 ½ ‘’ de 12000-12040 ‘T4= 2(T’12040-T’12000)

(5) Sacar la broca de tomar testigos de 12040’-0

T5= T’12040

(6) bajar la broca de 9 5/8 ‘’ de 0- 12000’’

T6= T12040

(7) (….)

TMTOTAL= T1+ T2+ T3+ T4+ T5+T6+T7

Se sabe que:

TM=

Wm= TP(1-0.015 m)

Wm= 16.6 (1-0.015x 12)

Wm=13 .612

Ls= 90 pies

D= profundidad

M= WMV+WG + WELEDOR + BRAZOS

M=9360+ 5250+ 1060

M=15670 lbs

C= LCLB(WCLB-WTP) (1-0.015 m)

Para broca de perforacion

C= 540(122-16.6) (1-0.015 ) C= 46 671.12 lbs

Para broca de sacar testigos

C’= 500(87-16.6) (1-0.015 ) C= 28 864 lbs

entonces

T12000= = 364.308 ton-milla

T7800= = 194.57

T12040= = 366.143

T’12000= =323.837

T’12040= = 325.537

Por lo tanto

T1=364.308 -194.57 = 169.74

T2= 364.308 = 182.15

T3= 323.837= 161.9

T4= 2(325.537-323.837)= 3.4

T5= 325.537=162.8

T6= 364.308=182.15= 182.2

T7=3(366.143- 364.308 )= 5.5 = 6

TT= 169.74+182.15+ 161.9+3.4+162.8+182.2+6 TT=868.2 TON-MILLA

PROBLEMA 4: Las poleas del caballete de un mástil y las poleas del moton viajero de un equipo de perforación han sido reancladas para usar cable de acero de 1 1/8 ‘’, 6x19 IPSIWRCRLRLPF CUYA RESISTENCIA A LA RUPTURA ES DE 130 000 LBS. SI LA CAPACIDAD NOMINAL BRUTA DE CARGA DE DICHO MASTIL ES DE 430 000LBS SE DESEA

a) cual deberá ser el numero mínimo de poleas que deberá tener el caballete y el moton de dicho mástil?

b) cual será el factor de seguridad de dicho cable para las operaciones de pesca?

Solución:

GNC= 430 000 LBS RNR= 130 000 LBS

Primeramente con GNC y FS=5 (optimo) determinar el número de líneas:

SI GNC= …(1) FS= ….(2) T=

De (1) = en (2) F.S=

Entonces FS= 5 = n=12.54 n=14 osea 7 poleas

Luego W' g= W' g= W' g=240 800 lbs

Por lo tanto

a) Para las operaciones de perforacion W= W' g-100 000 lbsConsiderando FS=5 (optimo), FS=3 (minimo)

FS= 5= 0.02n2-n+5.42= 0

n= = n1= 43.7 n2= 6.25

n=8 lineas (si n=6 el cable no resistirael peso del gancho)Deberá tener 4y 5 poleas el moton viajero y el CABALLETE respectivamente

b) Si n=8 Wg= Wg=incluido los 100 000 y la friccion

Wg= = 430 000/12= 35 833.33

Luego el factor de seguridad de dicho cable para la operación de pesca será:

FS= = = FS=3.6

PROBLEMA 5: El mastil de un equipo rotativo tiene 8 líneas entre el motón viajero y el

caballete. el cable de acero es de 1 1/8’’ ipsiwrcllrl y su resistencia a la ruptura es de 130 000

lbs, el factor de seguridad es de 5. si debido al uso la resistencia efectiva es el 80%, adicionalmente la resistencia del cable debe reducirse por efecto del doblamiento y fricción. si la aceleración es de 5 pies/seg2. se pregunta ¿cuál sera su factor de seguridad en esta situación?

SOLUCION

RNR= 130 000 LBS (INICIO) FS= 5 n=8

debido al uso:

la resistencia efectiva es el 80% de RNR RNR’=0.8RNR

Adicionalmente la resistencia debe reducirse (1-0.02n)

RNR’’= (1-0.02x8) RNR’ RNR’’= (1-0.016)0.8RNR

a=5 pies/seg2

Inicialmente =0 8T-Wg=0 T=

FS= T= =

En servicio =ma 8T’’-Wg= a T’’= ( 1+ )

FS’’= FS’’=

LUEGO FS’’= g= 32ft/seg2

FS’’=2.9

PROBLEMA 6: Se desea bajar hasta la profundidad 6750’ una sarta combinada de tuberia de revestimiento compuesta de la siguiente manera.

DIAMETRO INTERVALO LONGITUD DESCRIPCION

(…….) (…….) (…….) (…….) NO SE VE

Peso del motón + gancho +elevador y brazos= 7500 lbs

Densidad de lodo= 11.5 lbs/gln

Longitud de la tuberia de revestimiento: 30’

Se pregunta cuantas ton milla de trabajo realizara el cable de perforación?

Solución:

como se trata de sarta combinada

Lsc= long. De la tuberia de revestimiento

Wmi= peso efectivo de la tub. De revestimiento “i”

Li= long. De la sección “i”

D= L1+L2

El trabajo total del cable será TT=T1+T2+ …….(

Como H1= +

T1= = Wmi= W´mi (1-0.015x

T1= = 14.72 ton milla

Como H2= +L1+ = +3050+ = 4915 pies

T2=

T2= =61.98 ton-milla

= = =

=9.58 ton-milla

Luego

TT=14.72 +61.98+9.58 = 86.28 ton-milla TT=86.3 ton-milla

PROBLEMA 7: Un cable sellado de 6x19 y de 1 ¼ ‘’ de diámetro, tiene una resistencia nominal a la ruptura de 45.9 ton. Si se tiene 10 lineas armadas hacia abajo y el factor de seguridad es de 5. Se pregunta:

a) Carga en el ganchob) Carga en la línea rápidac) Carga en la línea muerta d) Carga sobre el castillo

Solución

Si P= P= carga en la línea rápida F= Factor de eficiencia que depende de “n”

E=1-0.02n dado por el profesor P=

También se sabe que FS= = =

a) Como n+2=10 n=8 FS=5 RNR= 45.9ton x =91800 lbs

= =123 379.2 lbs

= 123 379.2 lbs

b) Carga en la linea rapida “P”

P= = P= =18360 lbs

Carga en la linea rápida: 18360 lbsc) Carga en la línea muerta “P’ “

P’= = = 15 422. 4 lbs

d) Carga sobre el castillo: “Wc”

Wc= + P+P´ = 123 379.2+ 18360 + 15 422. 4 = 157 161.6 lbs

Carga sobre el castillo: 157 161.6 lbs

PROBLEMA 8: La sarta combinada de tubería de revestimiento que se bajara en un pozo de 3600 pies de profundidad está compuesta de la siguiente manera:

TUBERIA PESO DE TUBERIA

INTERVALO LONGITUD

(1) 13 3/8’’ 61 LB/PIE 0-1050’ 1050’……A

(2) 13 3/8’’ 68 LBS/PIE

1050- 3600´ 2550’…….B


Longitud de c/tubo= 30’

Peso del gancho: 4500 lbs

Peso del moton viajero: 11000 lbs

Peso del equipo diverso: 2500 lbs

Peso del caballete porta poleas: 12000 lbs

m: 12 lbs/gln

Cuando se han bajado 2550’ de dicha sarta de tuberia debido al sucesivo atascamiento de esta es necesario sacar del pozo 900´ de la referida sarta para luego bajarla hasta el fondo del pozo.

Se pregunta

Cuál es el total de tonelada milla de trabajo hecho por el cable.

Solución

Como se trata de tuberia de revestimiento, se tiene:

TM= …….. : longitude de un tubo30’ = peso efec. De la tub.

TM= trabajo del cable hecho al bajar la tub. de revest.

Sarta combinada

TM=TA+TB+ …… Donde TA=

TB=

Donde D= LA+LB

Del grafico (I)

1.- Tonelada milla al bajar la tuberia de revestimiento (2) de 0 hasta 2550’

T1=T2550

2.- tonelada milla de la tuberia de revestivimiento (2) de 2550 hasta 1650

T1=T2550-T1650

3.- tonelada milla de 1650 hasta 3600 de la tuberia de revestimiento (2)

T1=T3600- T1650

4.- tonelada milla de la tuberia de revestimiento desde 0 hasta 1050’

T1=T1050

Luego TT= T1+ T2+ T3+ T4

TT= T2550+( T2550-T1650)+( T3600- T1650)+ T1050

TT= T1050+ T3600+2(T2550-T1650)…………

Del grafico (II)

a) Ta=T2550’

b) Tb= (T2550-T1650)x2c) Tc=T3600- T2550

d) Tc= T1050

TT= Ta+ Tb+ Tc+ Td

TT= T2550+2(T2550-T1650)+ T3600- T2550+ T1050

TT= T3600+ T1050+2(T2550-T1650)

Entonces

m=12 lb/gl M= WMV+ WG+WED= 4500+ 11000+2500= 18000

SI WTR1=61 LB/PIE Wm1= 61( 1-0.015x12) Wm1=50.02 lb/pie

WTR2=68 LB/PIE Wm1= 68( 1-0.015x12) Wm1=55.76 lb/pie

Aplicando la ecuacion ( )

T1050=

T3600= T*3600+ T*1050= -

T3600=46.77- 6.57 T3600=40.2 ton-milla

T2550= = 26.06 ton-milla

T1650’= = 12.94 TON-MILLA

POR LO TANTO EN

TT=6.26+40.2+2(26.06-12.94) = 72.7 TON- MILLA

TAMBIEN, APLICANDO LA ECUACION(

DONDE L4=1050 LB=2550

(*)T23600+T1

1050= +

T23600+T1

1050= 34.19 TON- MILLA

(*) 2[T22550+T2

1650]=2[ +

2[T22550+T2

1650]=2[26.06-12.94]= 26.24 ton- milla

(*) = = 12.27 ton-milla realizado por el MV,G, ELEV-BRAZOS al realizar

T23600 + T1

1050

Por lo tanto

TT= T23600+T1

1050 + 2[T22550+T2

1650] +

TT=34.19+26.24+12.27= 72.7 TT=72.7 TON- milla

PROBLEMA 9: un cable de 1 1/8’’ ipsiwrcpfrlrl, tiene una resistencia nominal a la ruptura de 180 000 lbs y el factor de servicio con que esta trabajando es de 3, el factor de seguridad de acuerdo a especificaciones era 5. si debido al uso su resistencia nominal a la ruptura a disminuido en 20 % adicionalmente al efecto de la friccion, en el doblamiento del cable sobre las poleas (entre el moton viajero y el caballete porta poleas y hay 12 lineas armadas hacia abajo, se pregunta:

¿Cual sera la maxima aceleracion a la que la polea pueda ser sometida este cable de perforacion?

SOLUCION:

SI RNR=130 000 LBS

FS’’=3 n+2=12 n=10

FS= 5

debido al uso

reduccion del 20% RNR’=0.8 RNR

reduccion por efecto del doblamiento (1-0.02n)

RNR’’= (1-0.02n) 0.8 RNR RNR’’= (0.8) ) 0.8 RNR

Inicialmente FS=5 nT- Wg= 0 10T- Wg= 0 =T

FS= T= …..( )

En servicio FS’’=3

10T’’- Wg= ma 10T- Wg= a T’’= (1+ )

FS’’= FS’’= ….( a= g (

( ) EN ( a= g ( x 0.8x 0.8-1)

Si g=32 ft/seg2 a= 32( 5/3 x 0.8x 0.8-1) a=2.13 ft/seg2

PROBLEMA 10: después de haberse perforado 350 pies se da por terminada la perforación de un pozo a la profundidad de 11500 pies y se saca la broca.


Diámetro de la broca 7 7/8”

Tuberia de perforar 4 ½ ‘’ de diámetro exterior 16.6 lbs/ft

Cuellos lastra barrenas 720’, 6’’ DE, 67 LBS/FT

Peso del moton viajero 9380 lbs

Peso del gancho 5280 lbs

peso de la union giratoria 6100 lbs

Peso de la elevadora y brazos 1060 lbs

m=78.5 lbs/ft3

Longitud promedio de un tubo de perforar o de un cuello lastra barren: 30’

Se pregunta

¿Cuántas toneladas milla ha hecho el cable de perforación?

Solución:

(1) Perforando con la broca de 7 7/8 ‘’ de 11 150’ – 11 500’ T1= 3(T11500-T11150)

(2) Sacar la broca de 7 7/8’’ de 11 500’-0’T2=1/2T11500

Luego: TMTOTAL= T1+T2

TMTOTAL= 3(T11500- T11150)+ 1/2T11500…………..( )

SE SABE QUE T= ………….( )

DATOS

LCLB= 720’, 67 LB/FT

L TP=11500’- 720’= 10780’

’ m=78.5 lbs/ft3x 1bbl/42 gln x 5.615ft3/1bbl= 10.5 lb/gln

(*) =WTP(1-0.02 ’ m) =16.6(1-0.02 ) = 14 LB/FT

(*) C= LCLB(WCLB-WTP)(1-0.02 ’ m)

C= 720(67-16.6) (1-0.02 )

C= 30 590.78

WMV= 9380 LBS WG= 5280 LBS WELEV Y BRAZOS=1060 LBS

M=9380+ 5280 +1060= 15720 LBS

POR LO TANTO: EN )

T11500=

T11500=311.81 ton- milla

T11150=

T11150= 297.15 tn-milla

Luego en ( )

TM=3(311.81- 297.15)+ ½(311.81)

TM=199.885 TN-MILLA TM= 200 TN-MILLA

PROBLEMA 11:(Ex. sust) un cable de acero esta siendo usado como linea de levantamiento en un equipo de perforacion rotativa.


Profundidad: 9000’

diámetro de la broca: 8 ½’’

Peso de la union giratoria: 4900 lbs

Tuberia de perforar: 4 ½’’ DE, 16.6 lbs/ft

Peso del gancho y moton viajero: 11600 lbs

Cuellos lastrabarrenas: 6 ½’’ DE, 92 LBS/FT

carac. Del cable: 1 1/8’’ de diametro 6x19

Resistencia nominal a la ruptura del cable: 130 000 lbs

Numero de lineas hacia arriba: 8

N° de poleas del moton viajero:5

N° de poleas del caballete portapoleas: 6

Peso sobre la broca: 6500 lbs/pulg

m= 11LBS/GLN

Desviación= 30°

Se pregunta

a) que es lo que se debera hacer para llegar a 12000’ de profundidad con un factor de seguridad que no disminuya en mas de uno al factor inicial

b) cual sera el valor de dicho factor de seguridadc) cual sera el factor de seguridad para las operaciones de pesca del segundo caso

SOLUCION

a) SI WOB= WOB’ BROCA= FxW CLB x L CLB( 1-0.015 m) cos

WOB’= 6500 lbs

BROCA= 8.5 pulg

=90=0.9%

m= 11 LBS/GLN

=30°

CLB =92 LBS/FT

I= 9000 PIES

6500x8.5= 0.9X92LCLB(1-0.015x11) cos

L CLB=922.752pies; 92lb/ftLTP=9000-922.752LTP=8077.248 PIES; 16.6 LB/FT

LUEGO Wg’=(WTP LTP+ W CLB L CLB) ( 1-0.015 m)+ WUG+WG+MV

Wg’=(16.6 x8077.248+ 92x922.752) ( 1-0.015 )+ 4900+11600

Wg’= 199 344.54 lbs

FS= FS=

RNR= 130 000LBS FSinicial=

n=8lineas FSi=4.38

Por lo tanto

(*) DFINAL = 12000 PIES LCLB= 922.752’

LTP = 12000- 922.752 LTP =11077.248 LBS

(*) F.S FINAL FS ; -1 FSf 4.38-1 F.S= 3.38

(*) Wg’=(16.6 x11077.248+ 92x922.752) ( 1-0.015 )+ 4900+11600

Wg’= 240 927.54 lbs

(*)nf= ?

FSf= ……( nf(1-0.02nf) 6.264

Por lo tanto

6.72 6.264 nf=8 tiene 8 lineas hacia arriba

Wg’: no se considera friccion, ni los 100 000lbs

b) FSf=?

EN( : FS= = 3.6259 FSF= 3.63

c) PARA LAS OPERACIONES DE PESCA : SE CONSIDERA LOS 100 000 LBS

FS= FS= = 2.562 FS=2.56

PROBLEMA 12: La sarta combinada de tuberia de revestimiento que se va a bajar a un pozo de 3800’ de profundidad está compuesta de la sgte manera:

TUBERIA PESO DE TUBERIA

INTERVALO LONGITUD

(1) 13 3/8’’ 61 LB/PIE 0-1050’ 1050’……1

(2) 13 3/8’’ 68 LBS/PIE

1050- 3800´ 2750’…….2

las condicioones operativas son las siguientes:

long de cada tuberia: 30’

peso del moton viajero 11 000 lbs

peso del gancho 4500 lbs

N n(1-0.02n)6 5.288 6.7212 8

peso del equipo diverso 2500 lbs

peso del caballete portapoleas 12 000 lbs

m=9.5 lbs/GLN

Cuando se han bajado 2750’ de dicha sarta de tuberia de revestimiento de esta es necesario sacar del pozo 900’ de la requerida sarta para luego bajarla al fondo.

Finalmente para los efectos de la cementación de la sarta de la tuberia de revestimiento, es necesario levantarla 30’ y bajarla los 30 pies levantados (reciprocanting) 12 veces se pregunta ¿cuál es el total de ton- milla que ha hecho el cable de perforación?

Solución:

Análisis:

*tonelada milla del cable realizado por m (moton viajero, gancho, elevador –brazos) al levantar la tuberia de revestimiento de la tarima y bajarlo al pozo es de : 2LTRM/2000x5280 ; i= (1), (2)

*TA= tonelada milla del cable realizado por la T.R (1)

*TB= tonelada milla del cable realizado po la T.R (2)

* tonelada milla del cable relizado por m solamente al levantar o bajar la tub. de revestimiento es de : LTRi M/2000x5280

* TM al colocar las tub. de revestimiento en el pozo: TM

TM= (TA+2LTR1M)+(TB+2LTR2M)

TM=TA+TB+2(LTR1+LTR2)M

PERO LTR1+LTR2= D profundidad del pozo

TM= TA+TB+ 2DM

TMreciprocar= L= longitud de reciprocar n= 2 n° veces recip.

Problema 13

Del grafico se obtiene

LTR1= 1050’

LTR2=2750’

1.- Tonelada milla al bajar la tuberia de revestimiento (2) de 0 hasta 2750’

T1=T2750

T1= =

2.- tonelada milla al levantar la tuberia de revestivimiento (2) de 2750 hasta 1850

T2=T2750-T1850

T2=

3.- tonelada millaal desplazar de 1850 hasta 3800 de la tuberia de revestimiento (2)

T3=T3800- T1850

T3=

4.- tonelada milla de la tuberia de revestimiento desde 0 hasta 1050’

T4=T1050

T4=

5.- tonelada milla al reciprocar una longitude de 30’ la sarta de tuberia de revestimiento desde el fondo del pozo

T5= TM RECIPROCAR

T5=

Luego TT= T1+ T2+ T3+ T4+ T5………………(

DATOS

m=9.5 lbs/GLN L= 30 n°veces recip.= 12

Wmv= 11 000 lbs Wg= 4500 lbs W eq. divers= 2500 lbs W TR1= 61 LB/PIE WTR2= 68 LB/PIE

Calculos Wm=WTR(1-0.015 m)

Wm1=61(1-0.015 ) Wm1= 52.31 lbs/ft

Wm2=68(1-0.015 ) Wm2= 58.31 lb/ft

M= Wmv xWgx W eq. divers=

M= 11 000 + 4500 + 2500 M= 18 000 LBS

n= 2x12= 24

entonces

T1= T1=30.48 tn-milla

T2= -

T2=13.04 tn-milla

T3= - T3=30.77 tn-

milla

T4= T4= 6.39 TN-MILLA

T5= T5= 15.9 ton-milla

Finalmente reemplazando los Ti en ( )

TT=30.48 + 13.04+ 30.77 + 6.39 + 15.9 = 96.58 tn-millaTT=97 tn- milla

Obser. Resolviendo el problema 8 con este procedimiento mas claro, se tiene como ……….

PERFORACION ROTATIVA

CAPITULO IV

DISEÑO DE SARTA DE PERFORAR

PARTE PRACTICA

PROBLEMA 1: Al legar a 9900 pies de profundidad se ha alcanzado la máxima capacidad de carga del mástil de un equipo de perforación.

Las condiciones de operación son las siguientes

Diámetro del pozo: 8 ½ ‘’

Tuberia de perforacion: 9000’, 4 ½ ‘’ d.e, 16.6 lbs/pie

Cuellos lastra barrenas: 900’, 6 ¼’’ d.e, 80 lbs/pie

Desviación: 25°


Densidad del lodo: 12 lbs/gln

Si se desea llegar a 11500’ con la sata de perforación mas adecuada, se pregunta ¿ como deberá estar compuesta la sarta de perforación, si se dispone de tuberia de perforación de 3 ½’’ de 13.3 lbs/pie?

SOLUCION:

Wsp :peso efectivo de la sarta de perforacion

Wsp= (L TPW TP+L CLBWCLB)(1-0.015 m)

Wsp1= (9000x16.6+900x80)(1-0.015 m)

Luego Wg1=

CCC1= + Wcpp max capacidad de carga del castillo

WOB’: PESO SOBRE LA BROCA= 5000 LBS/PULG

=ANGULO DE DESVIACION DEL POZO = 25°

BROCA= POZO= 8 ½’’ = 8.5 PULG

F= FACTOR DE SEGURIDAD DEL CLB 85-90%

WOB= WOB’ x BROCA

WOB= F L W (1-0.015 M) cos

5000x8.5 lb= 0.9 L’CLB x80 (1-0.015 x 12) cos 25°

L’CLB= 794.26’

Luego: Wsp2= (L”TPW TP+ L’TPW’ TP + L CLBWCLB)(1-0.015 m)

Wsp2= (L”TPx16.6+ L’TP x13.3 + 794.26’x80)(1-0.015 m)……..2

Luego: Wg1= ……

CCC2= + Wcpp

Como se trata del mismo Castillo CCC1= CCC2 y n=cte

+ Wcpp= + Wcpp

=

De =

=

De 1 y 2 (9000x16.6+900x80)(1-0.015 m)= (16.6 x L”TP+ 13.3 L’TP+ 794.26x80)(1-0.015 m)

221400 lbs= 16.6 x L”TP+ 13.3 L’TP+ 63540.8

16.6 x L”TP+ 13.3 L’TP= 157 859.2……………..(3)

Tambien

L”TP+ L’TP+ L’CLB= 115000

L”TP+ L’TP+794.26= 11500

L”TP+ L’TP= 10 705.74 ….(4)

LUEGO

(3) 16.6 x L”TP+ 13.3 L’TP= 157859.2

-13.3 (4) -13.3 x L”TP - 13.3 L’TP= -142 386. 342

3.3 L”TP= 15 472.858

L”TP= 4 688.7’ L’TP=6017’

COMO L’CLB= 794.26’=795’

SE OBTIENE L”TP=4670.8 = 4671’ , L’TP=6034.9= 6035’

LUEGO:

L’CLB=795’ 6 ¼ ‘’

L”TP=4671’ 4 ½ ‘’ DE, 16.6 LB/PIE

L’TP=6035’ 3 ½’’ DE 13.3 LB/PIE

PROBLEMA 2: Se va a continuar la perforación de un pozo con broca de 8 ½ ‘’ y 5000 lbs/pulg de carga sobre esta hasta la profundidad de 10 000’ para luego bajar tuberia de revestimiento de 7’’ de D.E que tienen cuellos de 7.656’’. si el ángulo de desviación es de 25° y se dispone de los siguientes cuellos lastra barrenas:

DIAMETRO EXTERIOR DIAMETRO INTERIOR Peso cuello lastrabarrena6 ½ ‘’ 2 ¾ ‘’ 92 lbs6 ¾ ‘’ 3 98 lbs7 ‘’ 2 ¾ ‘’ 111 lbs7 ¼ ‘’ 3 120 lbs

Densidad del lodo: 12 lbs/ gln

Se pregunta; cuantos cuellos lastra barrenas del menor diámetro

Solución:

Broca= 8 ½ ‘’ = 8.5 pulg

Exterior de los acoplamientos de las tuberia revés= 7.656’’

Por la formula de Robert hoch

ext. min de los CLB= 2 EXT.DEL ACOPLAMIENTO DE LA TUBERIA DE REVES.- BROCA

ext. min de los CLB= 2x 7.656-8.5=6.8 pulg

De la tabla adjunta:

6 ¾ ‘’ 6.8’’ 7’’ ext. min de los CLB=7 pulg Wclb= 11.1 lbs/pie

Si sabe que:

WOB= WOB’ BROCA ….1 LCLB= lCLB nCLB

WOB= 5000 LBS/PULG = 25° m= 10 lbs/gln

y WOB= F lCLB nCLB WCLB (1-0.015 m )COS

5000x 8.5= F 30 nCLBx111(1-0.015 )COS 25 °

nCLBF= 17.173

PARA F= 0.85 nCLB0.85= 17.173 nCLB=20.20

PARA F= 0.90 nCLB0.90= 17.173 nCLB=19.08

Se necesitara 19 clb de 30’ c/u con un factor 7’’de y 2 ¾ ‘’di y un factor de seguridad del 90%

PROBLEMA 3: Las condiciones operativas de un pozo:

Diámetro de la broca: 8 ½ ‘’


Tuberia de perforación 4 ½ ‘’ DE 16.6 LBS/PIE

Cuello lastra barrenas 6 ½’’ D.E, 3 ‘’ DI, 89 LBS/ PIE

Densidad del lodo 12 LB/GLN

Profundidad 8450’

desviación 3°

Se requiere perforar hasta 10 000’; pero como el peso del mastil del equipo de perforacion ha llegado a su maxima capacidad es necesario cambiar las condiciones operativas a las siguientes:

peso sobre la broca: 4000 lbs/ pulg

tuberia de perforacion combinada: 4 ½’’ de, 16.6 lbs/pie

cuellos lastra barrenas: 6 ½ ‘’ de , 3 di , 83 lbs/pie

densidad del lodo: 12 lbs/gln

Se pregunta:

¿Como estará constituida la nueva sarta de perforación?

Solución :

Condición inicial

BROCA= 8.5’’ D’= 8450’

WOB’= 5000 lb/pulg = 3°

m= 12 lbs/gln WTP= 16.6 lbs/ft 4 ½ ‘’ D.E WCLB= 89 LB/FT

SE TIENE

5000x8.5= 0.9 LCLB x 89 (1-0.015x 12) cos 3°

LCLB= 647.945´= 648’

Luego: D’= LTP+ LCLB

8450= LTP+ 648 LTP= 7802’

Por lo tanto

Wsp1= L TPW TP+L CLBWCLB

Wsp1= 16.6x7802’+83x 648’

Wsp1=187185.2

Condicional final:

broca= 8.5 pulg = 3°

WOB’= 4000 Wtp= 16.6 lbs/pie

m= 12 lbs/gln W’tp= 13.3 lbs/pie

D= 10 000’ WCLB=89 lbs/pie

4000x 8.5 = 0.90x L’CLB x 89 (1-0.015x12) cos 3°

Lclb= 518.3 Lclb=518´

Por lo tanto

WspF= (L’TPW TP+ L’’TPW’ TP + L’ CLBWCLB)

WspF= 16.6 L’TP x 13.3 L’’tp+ 83x 518

16.6 L’TP x 13.3 L’’tp x46102 = Wsp2

Pero Wspi= Wsp f

187, 185.2= 16.6 L’TP x 13.3 L’’tp x46102

16.6 L’TP+13.3 L’’tp = 141 083. 2 ……(1)

ADEMAS

D= L’TP+ L’’tp + L’clb= 10 000’

L’TP+ L’’tp= 9482

-13.3 Ltp - 13.3 Ltp = -126 110.6………(2)

(1) + (2)

3.3 Ltp= 14972.6 Ltp=4537. 15 = 4537

En (1) : L’’tp= 4944.8 = 4945’

Luego:

L’clb=518’ ; 6 ½ ´´ DE , 3’’ DI , 89 LBS/PIE

L’TP= 4537’ ; 4 ½ ‘’ DE , 16.6 LBS / PIE

L’’tp= 4945’, 3 ½ ‘’ DE, 13.3 LBS/PIE

BROCAS DE PERFORACION

CAPITULO V

PARTE PRÁCTICA

PROBLEMA 1: Dadas las siguientes condiciones operativas de un pozo:

Costo por pie perforado: $37.60

Formación: anhidrita

Costo de la broca: $ 1400

Costo del equipo de perforación: $ 12000/dia

Diámetro de la broca : 8 ½ ‘’

Peso sobre la broca : 5300 lbs/pulg

Intervalo perforado: 245 pies

Velocidad promedio de la perforación: 22 pies/hr

Tiempo por viaje redondo: 0.5 hora /1000 pies

Se pregunta: ¿cuál es la profundidad del pozo?

Solución:

Se tiene: C= $37.6

B= $ 1400

Cr= $ 12 000 /dia . 1 dia / 24 hr= $500/ hr

P= 22 PIES/ HR P= t= = = 11.136 hrs t= 11 hrs

F= 245 PIES

T= ( 0.5 HRS/ 1000 PIES).D

Si C= T= - t

D= - 11= 4.624 D= D= 9248’

PROBLEMA 2: calcular el costo por pie de una broca de 7 7/8 ‘’ que ha estado bajo las siguientes condiciones operativas:

Profundidad: 5000 ‘

Formación: calizas compactas

Costo de la broca: $3000

Costo diario del equipo de perforacio: $ 12000

Peso sobre la broca : 4500 lbs/ pulg

Desviación: 25°


Cuellos lastrabarrenas: 6’’ DE , 76 LBS/ PIE

Tuberia de perforacion: 4 ½’’ de, 16.6 lbs/pie

Longitud de cada cuello lastra barrena:

Tiempo de viaje redondo: 0.5 hrs+ 0.133hrs/barra de cuello lastrabarrena + 0.5 hrs/1000’ de tuberia de perforacion

Total de pies perforados: 288

SOLUCION:

SE TIENE B= $3000

Cr= $ 12000 /dia x 1dia/24 hr = $500 /hr

P= 12 PIES /HORA

T= 0.5 HR + 0.133HR/BARRA CLB + 0.5/ 1000’ TP

F= 288 PIES

LUEGO t= = t= 24 hrs

n barras clb= ? NOTA : n barras clb n clb

LTP= ?

D= 5000 PIES WCLB= W’CLB (1-0.015 m) lCLB= 30´

WOB’= 4500 LBS/PULG WOB= WOB’∅BROCA lbarra CLB= 3 lCLB

BROCA= 7 7/8’’ = 7.875 pulg LCLB= 90 nBARRAS CLB= 30nCLB

= 25° WOB= 0.9 LCLB WCLBCOS

m= 10 lbs/gln WOB’ BROCA=0.9x90 nbarra CLBW’CLB(1-0.015 m)

COS

W’CLB= 76 LB/FT

4500x 7.875= 0. 9x90 nbarra CLB 76 (1-0.015 ) COS

nbarra CLB= 7.47 LCLB= 90x 7.47 LCLB= = 672.3’

LUEGO: LTP=D- LCLB= 5000- 672.3’ : LTP=4327.7’

EN T= 0.5 HR + 0.133HR x 7.47 + 0.5/ 1000’ TPx 4327.7 T= 3.7 HORAS

Entonces: C= C= = 58.507 C= $ 58.51/PIE

Problema 3: Dadas las siguientes condiciones

Profundidad: 9000 ‘

Costo de la broca: $3000

Costo diario del equipo de perforación: $ 12000/DIA

tiempo de viaje redondo: 0.5 HRS+ 0.133HRS/BARRA DE CUELLO LASTRABARRENA + 0.5 HRS/1000’ DE TUBERIA DE PERFORACION

Longitud de cada cuello lastra barrena: 90’

Peso sobre la broca: 5800 lbs/ pulg

diámetro de la broca: 8 3/4 ‘’

Velocidad de la mesa rotativa: 100 rpm


Cuellos lastrabarrenas: 86 LBS/ PIE

Tuberia de perforacion: 16.6 LBS/PIE

TIEMPO ROTANDO (HRS) 5 10 12 14 16 18 20 22 24PERFORANDO (PIES) 137 250 288 322 352 378 400 420 430Se pregunta ¿ a que hora deberia haberse sacado la broca?

SOLUCION

SE TIENE

D= 9000 PIES l barra= 90’

WOB’= 5800 LBS/PULG

BROCA= 8 3/4’’ = 8.75 pulg

= 0°

LCLB= 90 nBARRAS CLB

m= 10 lbs/gln

W’CLB= 85 LB/FT

SI

WOB’ BROCA=0.9 LCLB W’CLB (1-0.015 m) COS

5800x8.75=0.9x90 nbarra CLB85(1-0.015x12) COS

nbarra CLB= 8.989 = 9 nbarra CLB=9

luego LCLB= 90 x9 = 810’

LTP=D- LCLB= 9000- 810 : LTP=8190’

Tambien se tiene:

B= $2400

Cr= $ 12000 /dia x 1dia/24 hr = $500 /hr

T= 0.5 HR + 0.133HR/BARRA CLB + 0.5/ 1000’ TP

T= 0.5 HR + 0.133HRx9 + 0.5/ 1000’ (8190+F)

T= 5.782+ 0.0005F T= 5.8+ 0.0005F ………..(2)

ENTONCES

C= C= ……….(1)

Reemplazando los valores de la tabla en 1 en 2 se tiene

T F T C5 137 5.869 57.184

10 250 5.925 41.45012 288 5.944 39.48614 322 5.961 38.44916 352 5.976 38.03418 378 5.989 38.08120 400 6.000 38.50022 420 6.010 39.06024 430 6.015 40.483

Problema propuesto: se ha terminado de perforar un pozo lass 3 ultimas brocas empleadas, están detalladas a continuación:

La sarta de perforación al final de la perforación ha consistido de :

Tuberia de perforar: 9600’

Cuello lastrabarrena: 600

Peso del equipo elevador: M= 15000 LBS

SE PREGUNTA

a) Si el costo del equipo es de $4800 por dia

# TIPO COSTO DESDE HASTA WOB RPM PIES/HORA T viaje

1 ATJ-1 $1500 7000 9000 35 120 41.7 6 hrs2 ATJ-

11$4000 9000 10 000 50 80 25 8 hrs

3 ATJ-13

$5000 10000 10200 60 60 10 9 hrs

La sarta de perforación al final de la perforación ha consistido de:

Tuberia de perforar: 9600’ ; 4 ½ ‘’ DE ; 16.6 lb/ftCuellos lastrabarrenas: 600’; 7’’ DE ; 117.5 LBS/FTPeso del equipo elevador: M=15000 LBS

Se pregunta:

a) si el costo del equipo es de $ 4800 por dia calcular los costos en dolares/pie correspondientes a cada broca

b) se estuvo usando lodo de 10.2 lb/gln hasta los 10 000 fts, done se cambia de peso a 11 lb/gln para perforar una zona de alta presion. evaluar las ton-millas en el cable desde que se empezo a perforar ha 7000 pies, hasta que se saco la tuberia a 10 200 pies para correr registros elctricos. la longitud de un stand de tuberia es 90 pies

FUERZA MOTRIZ

(CAP VI)

PARTE PRÁCTICA

Problema 1: El malacate de un equipo de perforación esta accionado por tres grupos de motores, cada uno con su respectiva transmisión, bajo carga de la cadena de impulsión del malacate.


Potencia total de los motores: 900 HP

Número de líneas armadas entre las poleas del montón viajero y las poleas del caballete porta poleas: 8

Tubería de perforación: 4 ½” D.E..I.F. 16.6 lbs/pie

Cuellos lastra barrenas: 6 ½” D.E , 89 lbs/pie Peso del caballete porta poleas: 12,000 lbs Peso del montón viajero y gancho, integrados: 11,600 lbs Peso de la unión giratoria: 4,690 lbs Densidad del lado: 12 lbs/gln Desviación del pozo: 25° Diámetro de la broca: 8 ½”

Se pregunta:

a) ¿Cuál deberá ser la longitud de la tubería de perforar y la longitud de los cuellos lastra barrenas, que permitirá colocar el mayor peso sobre la broca con la máxima capacidad de los motores del malacate, para llegar a 12,800 pies de profundidad?

b) ¿Cuál será el mayor peso que se podrá colocar sobre la broca?

Solución:

a) HPmotor= 900 (TOTAL) n=8 =12 D= 12800 PIES # MOTORES= 3

W TP =16.6 WCLB=89WMV+G=11600 lbs WUG=4690 lbsSi n=8 S8=90 pies/min

Wg= = 237 666 LBS………

ii) por otro lado Wg= (WTP LTP+ WCLBLCLB) ( 1-0.015 m) + WU G + WM V+ gancho

Wg= (16.6LTP+ 89LCLB) ( 1-0.015 ) + 11600 + 4690= 237 666

16.6 LTP +89LCLB= 269970.7…….(1)Iii) si D= 128000 LTP+ LCLB = 12800…….(2)

DE (1) 16.6 LTP +89LCLB= 269970.7(2)x -16.6 -16.6 LTP -16.6LCLB= -212 480

72.4 = 57 490.7 Lclb= 794.07 piesEn (2): LTP= 12800’ – 794.07 = 12005.9 PIESLCLB= 795’LTP= 12005’SI LCLB= 795’

Wclb= 89 lb/pie

=25°

=12

WOB= 0.9 WCLBLCLB(1-0.015 )COS

WOB= 0.9 89x795(1-0.015x12)COS

WOB= 47324.8 lbs WOB= 47325 lbs

Problema 2: Calcular la eficiencia térmica al freno de un motor que usa 150 ltrs de combustible en una hora, mientras desarrolla 850 caballos al freno. El poder calorífico del combustible es de 5040 Kg-Cal/ltr. Asi mismo, una Kgr-Cal es igual a 426.7 Kg-m.

SOLUCION:

SI eb= x 100

Q=5040Kg-cal/lts x 150lts/hr=756000kg-cal/hr x426.7kg-m/1kg-cal x1cv/(75kg-mt/seg x 3600seg/ hr

Q=1194.76 cv

Wb= 850 cv

eb= x 100= 71.14% eb=71.14%

Problema 3: Hasta que profundidad se podrá perforar con un equipo de perforación que tiene un malacate que es impulsado por dos grupos de motores de 400 HP cada uno con sus respectivas transmisiones.

Las condiciones de operación son las siguientes:

Diámetro del pozo: 8 ½” Tubería de perforación: 4 ½” DE. IF. 16.6 lbs/pie Cuellos lastra barrenas:………….. Desviación: 25° Peso sobre la broca: 42500 lbs/pulg Lineas armadas entre las poleas del moton viajero y las poleas del caballete: 8 Peso del montón viajero y gancho: 8000 lbs Peso de la unión giratoria:34500 lbs Densidad del lodo: 10 lbs/ gln

Solución:

Se tiene HPMOTORES= 400 HP

BROCA= POZO= 8.5’’

WOB= 42 500 LBS WCLB=89 lbs/pie WUG= 3500

= 25° WTP= 16.6 lbs/pie n=8

=12 LBS/GLN WMV+G= 8000 # motores:2

L CLB =30 n CLB

SI WOB=0.9 LCLB WCLB (1-0.015 m) COS

42500=0.9x30nCLB x 85 (1-0.015x12) COs

nCLB= 23.798 nCLB=24

luego LCLB= 30x24=720’

HPg= HPmotoremmemg emm=0.95

HPg=2x 400 (0.952)(1-0.002x8)

HPg=606.48

Tambien: HPg= S8= 90 PIES/MIN

606.48= W=222 376 lbs……..(1)

Como Wg= (16.6LTP+ 89x720 ) ( 1-0.015 ) + WU G + WM V+ gancho

222376= (16.6LTP+ 89LCLB) ( 1-0.015 ) + 8000 + 3500

LTP = 11631.6

LTP = 11630’

D= LTP+ LCLB = 11630 + 720 = 12350’ D= 12350’

Problema 4: Se requiere perforar un pozo a 12000’ de profundidad


Diámetro del pozo: 7 7/8” Tubería de perforación: 4 ½” DE. IF. 16.6 lbs/pie Cuellos lastra barrenas: 6” DE 76 lbs/pie Peso sobre la broca: 500 lbs/pulg

Desviación: 4° Número de líneas hacia abajo: 12 Densidad del lodo: 10 lbs/ gln Peso del montón viajero y gancho: 13100 lbs Peso de la unión giratoria: 4500 lbs Peso del caballete porta poleas: 10,000 lbs

Se pregunta:

¿Cuál será la potencia que se necesitara en el malacate para levantar la carga en el gancho?.

SOLUCION:

BROCA= POZO= 7.875’’ WOB’= 5000 lbs/pulg

WOB= WOB’ BROCA WCLB=76 lbs/pie WUG= 4500

= 4° WTP= 16.6 lbs/pie n+2=12 n=10

=10 LBS/GLN WMV+G= 13100 D=12000’

WOB’ BROCA =0.9 30nCLB WCLB lodoCOS

42500=0.9x30nCLB x 76 (1-0.015x10) cos

nCLB= 22.63 nCLB=23

luego LCLB= 30x23=690’

LTP = D- LCLB

LTP =12000- 690

LTP =11310’

Luego Wg= (16.6x11310+ 76x690 ) ( 1-0.015 ) +13100+ 4500

Wg= 221758 lbs

Como HPg= HPmotoremmemg = HPmalacate emg

HPg= HPmalacate emg

HPg=2x 400 (0.952)(1-0.002x8)

HPg=606.48

Tambien: HPmalacate emg = emg= (1-0.02n)

Si VL8 = VL10 = n Vgi n8S8= n10 S10 S8=90 pies/min

8x 90= 10 S10 S10= 72 pies/min

Entonces:

HPmalacate(1-0.02x10) =

HPmalacate=604.8 HPmalacate= 605’

PROBLEMA 5: Un equipo de perforación tiene un malacate National 610 mecánico que es accionado por dos grupos de motores cada uno de los cuales tiene una potencia de 375 hp. Las condiciones de operación son:

Peso de la unión giratoria: 7200 lbs Peso del gancho: 15260 lbs Peso del moton: 9380 lbs Peso del caballete porta poleas con sus poleas: 9045 lbs Número de líneas armadas hacia arriba: 10 Tubería de perforación: 4.5” DE x 16.6 lbs/pie Cuellos lastra barrenas: 6 ¼” x 80 lbs/pie Longitud de cada cuello lastra barrenas o tubo de perforación: 30’ Diámetro de la broca: 7 7/8” Desviación del pozo: 20° Peso sobre la broca: 5500 lbs/pulg Densidad del lodo: 11 lbs/ gln

Se pregunta:

Profundidad hasta la cual se podrá perforar.

Solución:

D=? HPMOTOR= 375 lclb=30’ =ltp n=10 = 11 lbs/gln

HPMOTOR= 375’ WTP= 16.6 LBS/PIE WCLB= 80lbs/PIE broca=7.875 pulg

WUG= 7200 lbs WG= 15260 lbs = 20’’ WOB’=5500 LBS/PULG

LCLB= lCLB nCLB = 30 nCLB

WOB= WOB’ broca= 90% W’CLB LODO cos20°

5500x7.875= 0.90x 80 x 30 nCLB (1-0.015x 11) cos20

nCLB= 25.55 = 26

LCLB=30 x 26 = 780’

Wg= (16.6x11310+ 80x690 ) ( 1-0.015 ) +15260+ 9380+ 7200

Wg= 13.86 LTP+ 83 944………………..(1)

VL8 = VL10 = n Vgi n8S8= n10 S10 S8=90 pies/min

8x 90= 10 S10 S10= 72 pies/min

HPg= 2 HPMOTOR (95%)2(1-0.02n)

HPg=2x 375(0.95)2(1-0.02x10)

HPg=541.5

HPg = 541.5= W= 248187.5 LBS…….(2)

LUEGO (1)=(2)

13.86 LTP+ 83 944 =248187.5 LBS Ltp= ltp ntp = 30 ntp

13.86 x30 nCLB + 83 944 =248187.5 LBS nCLB=394.97=395 tp de 30’

En (3) Ltp= 11850’

Pero ltp(barra)= 3x30’ = 90’ Ltp=90 ncsp

13.86 x90 ncCLB + 83 944 =248187.5 LBS

ncCLB= 131.66 = 132 tub de 90’

Ltp=90x 132= 11880’

D= Ltp+ Lclb= 11880+ 780 = 12660’ D= 12660’

Problema 6 (ex. Susti): el tamaño del tambor de un malacate es de 22’’x 46’’ (diámetro: 22’’y ancho:46’’). Las condiciones operativas son las siguientes:

Diámetro del pozo: 7 7/8 ‘’

Peso sobre la broca: 5500 lbs/pulg Peso de la unión giratoria: 3300 lbs Peso del gancho y el motón: 8385 lbs Peso del caballete porta poleas 9265 lbs Cuellos lastra barrenas: 6 ¼” x 84 lbs/pie Tubería de perforación: 11500’ 4.5” DE x 16.6 lbs/pie Densidad del lodo: 9.5 lbs/ gln Desviación del pozo: 22° Número de líneas armadas hacia arriba: 10 Transmisión: 3 cadenas y 3 ejes

Se pregunta: ¿Cual deberá ser la potencia total de los motores que accionan el malacate?

SOLUCION

broca= POZO =7.875 pulg HPMOTOR= 375 LTP=11500’ n=22 = 9.5 lbs/gln

WMV+G= 8385 lbs WTP= 16.6 LBS/PIE WCLB= 84lbs/PIE WOB’=5500 LBS/PULG

WUG= 3300 lbs = 22’’ MALACATE=22’’ R=11’’ S=90PIES/MIN

N= = = = rad/min x 1revolucion/2 rad N= RPM…..(3)

F= WG/ (n(1-0.002n)…………(4)

Wg= (16.6LTP+ 89x Lclb ) ( 1-0.015 ) + WU G + WM V+ gancho…………..(

Hallando: Lclb=

WOB=WOB’= broca =0.9x 84 LCLB(1-0.015x m)cos

5500x7.875= 0.9x 84 LCLB(1-0.015x9.5)cos

LCLB= 720.6 fts

En Wg= (16.6x11500+ 89x 720. ) ( 1-0.015 ) + 3300+ 8385

Wg=22 7286.568 lbs x =103312.07 kgr

En (1) ………………………

HPMALACATE=

HPMALACATE=749.75 hp

HPMALACATE=750 hp

En 749.75= HPMotor(0.98)3+3 motor: 3cadenas, 3 ejes HPMotor= 846.4 hp

Problema 7: (ex. Susti) el malacate de un equipo de perforación es accionado por tres grupos de motores cada uno de los cuales tiene una potencia de 300 HP. El sistema de combinación de los motores tiene 3 ejes y 3 cadenas baja carga de la cadena de impulsión al tambor del malacate.

Las condiciones operativas son:

Diámetro del tambor del malacate:22’’ Ancho del tambor del malacate: 46’’ Velocidad del gancho con carga máxima: 72 pies/min Número de líneas armadas hacia abajo: 12 Diámetro de la broca: 8 1/2 ‘’ Peso sobre la broca: 5500 lbs/pulg Desviación del pozo: 25° Cuellos lastra barrenas: 6 ½ ” x 89 lbs/pie Tubería de perforación: 4.5” DE x 16.6 lbs/pie Peso de la unión giratoria: 4500 lbs Peso del moton viajero: 11 000 lbs Peso del gancho: 4500 lbs Peso del caballete porta poleas 9000 lbs Densidad del lodo: 12 lbs/ gln

Se pregunta: ¿Cuál será la máxima pronfudidad que se podrá perforar?

Solucion:

Broca=8.5’’ WOB’=5000 LB/PULG WCLB= 89 LBN/PIE = 25° =12 LBS/GLN

LCLB= ? WOB’ broca = 0.9 L’CLBx WCLB(1-0.015X ) COS 25

8.5X 5000= 0.9 LCLBx89(1-0.015X12) COS 25

LCLB= 713.95pies

HPMALACATE= ? HPG= HPMOTOR emme m-g HPmotor= 300 HP N° de motores= 3

3 ejes, 3 cadenas emm= 0.98

HPMALACATE=HPMOTOR emm HPMALACATE=3x300x(0.98)3+3 HPMALACATE=797.26

Wg=?

Wg= (16.6LTP+ 89x Lclb ) ( 1-0.015 ) + WU G + WM V+ gancho

Wug= 4500 lb

Wmv= 11 000 lb

Wg= 4500 lbs

Wg= (16.6LTP+ 89x 713.95) ( 1-0.015 ) + 11000+ 4500+ 4500

Wg=13.2 LTP+ 72104.07….(1) W: lb

Se sabe que: = Fx R= HPMALACATE= …..2 N= RPM F= Kg R=mt

R=? COMO TAMBORMALACATE= 22PULG R= 11 PULGx0.0254 MT/PULG R= 0.2794 MT

N=? n+2=12 n=10 Vg= 72 pies/min

W=N= = = = 785.5 rad/min

N=785.5 rad/min x 1 revolucion/2 ad

N== 125 RPM

Luego en (2)

785.5= F= 16 349.2 Kgrx 2.2 lbs/ kgr

F=3568.24 lb =

= 287 745.92 lbs…..(3)

(1)=(3)

13.2 LTP+ 72104.07=287 745.92 lbs LTP= 15 842’

Por lo tanto:

Profundidad max. D= Ltp+LCLB

D= 15 842+ 713.95= 16555.95 D=16556’

Problema 8 : El malacate de un equipo de perforación esta impulsando por 2 grupos de motores, cada uno de los cuales tiene 356 HP. Las condiciones operativas son las siguientes:

Diámetro de la broca: 8 1/2 ‘’ Peso sobre la broca: 5500 lbs/pulg Tubería de perforación: 4.5” DE x 16.6 lbs/pie Cuellos lastra barrenas: 6 ½ ” x 89 lbs/pie Longitud de cada tubo de perforación o Cuellos lastra barrenas: 30’ Densidad del lodo: 10lbs/ gln Peso de la unión giratoria: 4900 lbs Peso del moton viajero y el gancho: 11 600 lbs Peso del caballete porta poleas 12480 lbs Desviación del pozo: 20°

Con estas condiciones operativas, la capacidad de perforación de este equipo de perforar es de 12700’. Se pregunta:

Cuantas poleas deberá tener el moton viajero para que la sarta de perforación puedea extraerse a 60 pies/min

SOLUCION

broca=8.5’’ WOB’=5500 LB/PULG WCLB= 92 LBN/PIE = 20° =10 LBS/GLN

LCLB= ? 8.5X 5500= 0.9 LCLBx92(1-0.015X10) COS 20

LCLB= 706.88’

SI D = LTP+ LCLB = LTP+706.88’

LTP= 11 993.12’

S= 60 PIES/MIN (DATO) WTP= 16.6 LBN/PIE Wug= 4900 lb Wmv+G= 11 600 lb

Wg= (16.6LTP+ 92x Lclb ) ( 1-0.015 ) + WU G + WM V+ gancho

Wg= (16.6X11 993.12’+ 92x 706.88 ) ( 1-0.015 ) + 4900+11600

Wg=241 000.94 LBS

LUEGO: HPg= = HPg=438.18 ……(1)

HPg= HPMOTOR X emmemg

HPg=2x 356 x (0.95)2 (1-0.02n)….(2)

1=2

438.18= 2x356x (0.95)2(1-0.02n)

1-0.02n= 0.68 n=15.9 n= 16

Por lo tanto el numero de poleas es igual = 16/2=8 poleas

Problema9: el malacate de un equipo de perforación es accionado por 2 grupos de motores que tienen una potencia total de 900 hp y cuyo sistema de combinación esta formado por 2 ejes y 2 cadenas bajo carga de la cadena de impulsión del tambor del malacate

Las condiciones son las siguientes:

Diámetro del pozo: 8 1/8 ‘’ Peso sobre la broca: 5500 lbs/pulg Peso de la unión giratoria: 4500 lbs Peso del gancho y el moton: 13100 lbs Peso del caballete porta poleas 9045 lbs Cuellos lastra barrenas: 850, 6 ½ ” x 92 lbs/pie Tubería de perforación: 11130’ 4.5” DE x 16.6 lbs/pie Densidad del lodo no mayor de : 11 lbs/ gln Desviación del pozo: 28° Número de líneas armadas hacia abajo: 12 Malacate : 20’’ x 46 ¾’’

Si se requiere perforar 2010 pies adicionales y se desea sacar la broca del pozo a la mayor velocidad posible. Cuando se haya llegado a la nueva medida………………………………………………………

Solución:

Si broca=8.5’’ WOB’=5500 LB/PULG WCLB= 92 LBN/PIE = 28° =11 LBS/GLN

LCLB= ? 8.5X 5500= 0.9 L’CLBx92(1-0.015X11) COS 28

LCLB= 765.83 LCLB=766 PIES SI n+2= 12 n=10

Si Ltp=11130’ Lclb=850’ D= 11 130+ 850= 11 980’

Pero se requiere perforar 2010’ adicionales

D’= D+ 2010= 11980 + 2010= 11 980’

L’tp= D’ - L’clb= 13990-766 L’tp=13 224 PIES

Wtp= 16.6 lbs/pie Wug= 4500 lb

Wclb= 92 lbs/pie Wmv+g= 13 100 lbs

Wg= (16.6X13224+ 92x 766) ( 1-0.015 ) + 4500+13100

Wg=259 741.98 LBS . 1kgr/2.2 lbs Wg=118064.54 kgr

Luego F= = F= 14 758 kgr

R= 20/2 = 10 pulg x 0.0254 pulg/1 pulg 0.254mt= R

HPMALACATE=HPMOTOR emm n=10 # motores = 2 2 ejes 2 cadenas e mm= 0.98

HPMOTOR= 900 hp

HPMALACATE= 900 x ( 0.98)4

HPMALACATE= 830 hp

Luego HPMALACATE=

830= N=158.58 RPMx2 rad/1 revolucion

N= 996.38 Rad/min = Vl/R Vl= N R

Vl=nVg =996.38x 10 pulg/12 = 830. 32 pies/min

nVg= 830.32 Vg= 830.32 / 10 Vg= 83 pies/min

CAPITULO VII

BOMBAS DE LODO

PARTE PRÁCTICA

PROBLEMA 01: Una bomba de lodo National , doble , doble actuante, tipo K-500-A , de 7 ¼ ‘’x 15’’ está impulsada por motores que desarrollan una potencia total de 513 HP , cuando dicha bomba a 70 cpm. Se pregunta. ¿Cuál será la máxima presión de descarga en la línea de salida del lodo de la bomba?

Nota: diámetro varilla pistón = 2 ½’’

Solución:

Si se tiene la bomba de lodo 7 ¼ ‘’x 15’’

D=7.25’’ Diametro exterior de la camisa S=15 ‘’ longitud de la carrera

d= 2.5’’diámetro de la varrilla HP=513 potencia total impulsada por motores

N=70 CPM revoluciones por minuto del cigüeñal

Para una bomba doble, doble actuante

q=0.00679(2D2-d2)SNev ev= 90

q=0.00679[2(7.25’’)2-(2.5)2]x15x70x 0.90

q=634.4 gmp

HHP: CABALLaje hidraulico

HHP= = emevHP

P= emev

P= P=1060 LBS/PULG2

PROBLEMA 02: Una bomba de lodo national K-500-A , de 7 ¼ ‘’x 15’’ , doble , doble actuante , está equipada con camisas de 6 ½’’ y es impulsada por motores que tienen una potencia total de 570 HP . Si la varilla del pistón es de 2 5/8’’ de diámetro y la presión en la línea de descarga de la bomba de lodo es de 1350 lbs/pulg2 , se pregunta: ¿A cuántas carreras completas por minuto, del pistón deberá trabajar la bomba el máximo caudal?

SOLUCION

Bomba de lodo 7 ¼ ‘’x 15’’ ESTa EQUIPADA con camisas de 6 ½ ‘’

D=6.5’’ : diámetro de la camisa S= 15’’ : LONGITUD DE LA CAMISA

N=? d=2.625’’: diamtro de la varilla P= 1350 psi presión de descarga

Bomba doble, doble actuante

q=0.00679[2(6.5’’)2-(2.625)2]x15xNx 0.90

q=7.11N

PERO

HHP=emevHP= 570X0.85X 0.90= N=78 cpm

PROBLEMA 03: Una bomba de lodo, doble, doble actuante 6 ‘’ x 16’’ es accionada por motores que tienen una potencia de 600HP. Si el diámetro exterior de la tubería de perforar es de 4 ½’’ y la velocidad de flujo que se desea tener en el espacio anular es de 180 pies/minutos, se desea conocer, ¿cuál será la máxima presión que se tendrá en le línea de descarga de lodo de dicha bomba? Diámetro de la broca es de 8 pulg.

Solución

TP=4.5’’ POZO=8’’ f e a= 180 pies/min HP=600 hp

COMO Q= A.V A= [ 2POZO- 2

TP]= [82-4.52] A=34.36 34.36 pulg2

Q=34.36 pulg2x 180 x x

Q=321.29 gln/min

Luego: HP emev= P= emev P= P=2450LBS/PULG2

PROBLEMA 04: Una bomba de lodo de 6 ¼’’ x 8 ½’’ triplex national 8- P-80, está equipada con camisas de 6’’, varillas de pistón de 2 ½’’ y está trabajando a 140 carreras por minuto, se pregunta:

a) Volumen de lodo que podrá desplazar esta bomba en 30 min.b) Si la bomba esta´ impulsada por motores que tienen una potencia total de 720 HP, ¿Cuál

será la máxima presión de bombeo de dicha bomba?

SOLUCION:

a) SI la bomba de lodo 6 ¼ ‘’x 8 1/2’’ esta equipada con camisas de 6 ‘’

D=6’’ : diámetro de la camisa S= 8.5’’ : longitud de la camisa

N=140 cpm d=2.625’’: diámetro de la varilla P= 1350 psi presión de descarga

Para Bomba triplex

q= D2 S N v v=100%

q=0.0102x(6)2x8.5x140 q= 436.968 gpm

Como q= = q t t=30 min

=436.968x 30 x 1bbl/42 gln=312.2 bbl =312 bbl

b) Si HP=720 HP

HP emev= P= emev P= P=2400LBS/PULG2

Problema5: una bomba de lodo doble, doble actuante: 6x 16’’ tiene varillas de piston de 2 ½ ‘’ y esta operando a 60 cpm ¿a cuantas rpm(cpm) deberá una bomba triple de 6 ½ ‘’ x 12’’ para que suministre el mismo caudal?

Solución:

Para la bomba de lodo doble actuante 6’’ x 16’’

D= 6’’ Sd=16’’ d= 2.5’’ Nd=60cpm

qd=0.00679(2D2-d2)Sd Nd ev ev= 90%

Para la bomba de lodo triplex 6 1/2’’ x 12’’

Dt= 6 ½’’ St=12’’ Nt=?

qt=0.0102xD2T

x ST x NT x ev ev=100%

por la condicion del problema qd=qt

0.00679[2(6’’)2-(2.5)2]x16x60x 0.90=0.0102x(6.5)2x12x Nt x 1

Nt=74.59 cpm Nt=75 cpm

Problema 6: Un pozo se esta perforando con brocas de 8 ½’’ y tuberia de 4 ½’’ de diámetro externo. La bomba de lodo es NATIONAL TRIPLEX TIPO 8-P-80 6 ¼’’ Y 8 ½’’ VOLUMEN DE LODO 850 bbls . si se requiere mantener una velocidad de circulación de 180 pies/min en el espacio anular. El diámetro del piston es de 6’’ y el diámetro de la varilla es 3’’

a) Cual será el numero de carreras por minuto de los pistones?b) Tiempo necesario para que el lodo de 2 vueltas al sistema?

Solución:

a) Para el espacio anular

POZO=8.5’’ TP=4.5’’ = 180 pies/min

A= [ 2POZO- 2

TP]= [8.52-4.52] A=40.84 pulg2

luego Q= A.V

Q=40.84 pulg2x 180 x x Q=381.88 gpm

qea=381.88 gpm…………(1)

Para la bomba trilex de 61/4’’ x 8 ½’’ con diametro de piston de 6’’

D=6’’ S=8.5’’

qt=0.0102xD2 x ST x NT qt=3.1212 NT……(2)

Sea qea=qt

(1)=(2) 381.88=3.1212 NT NT= 123 cpm

b) si Vlodo = 850 bblx 42gln/1bbl= 35700 glns

como q= t= t= =93.48min t=93.48min

PROBLEMA 07: se esta perforando un pozo con una broca de 7 7/8’’ y tubería de perforación de 4 ½’’ DE. Por razones de cacarter operativo se necesita tener en el espacio anular una velocidad de 175 pies/min.se pregunta

a) ¿Cual será ser el caudal de salida de la bomba? b) Si se necesita una presión de circulación en el sistema del lodo de 1200 lbs/pulg2

Cual será la potencia total de los motores que impulsan la bomba de lodo doble, doble actuante?

c) Si la bomba fuera triple ( triplex) cual debería ser la potencia total de los motores que impulsarían dicha bomba?

Solución:

a) Si POZO=7.875’’ TP=4.5’’ = 175 pies/min

A= [ 2POZO- 2

TP]= [7.8752-4.52] A=32.8 pulg2

Q= A.V Q=32.8 pulg2x 175 x x Q=298 gpm

b) Si P=1200 PSIBOMBA DE LODO DOBLE ACTUANTE : em=0.85 ev=1.0

HP emev= HP= HP= 245hp

Problema 08: Un equipo de perforación rotativa tiene 2 bombas de lodo, una de ellas es de 7 ½’’ x 16’’ EDECD MM-1000……………………………………………………………………………………………. piston 2 5/8’’ y el número de carreras completas por minuto con que esta trabajando uno de los pistones es de 30 en caso dejara de estar en condición de operación esta bomba de lodo se desea conocer el número de carreras completas por minuto a las que debería trabajar cada piston de la otra bomba de lodo que es de 6 3/4 ‘’ x 9 ¼’’ national 9-P-1000 TRIPLEX que esta equipada con pistones de 5 ½’’ y varillas de piston de 2 ¾’’

Solucion:

BOMBA DE LODO DOBLE ACTUANTE: 7 ½’’ x 16’’ con pistones de 6’’

DD= 6’’SD=16’’ dD= 2.5/8=2.625’’ ND=30cpm

qD=0.00679(2D2-d2)SD ND ev ev= 90%

qD=0.00679(2(6)2-2.6252)16 30 0.9

qD=190.98 GPM…………(1)

bomba de lodo triplex 6 3/4’’ x 9 1/4’’CON PISTONES DE 5 ½ ‘’

DT= 5½’’ ST=9.25’’ NT=?

qt=0.0102xD2T

x ST x NT x ev ev=100%

qt=0.0102x5.52T

x 9.25 x NT x ev qt=2.85NT…………(2)

SEA qd=qt

1=2 190.98=2.85NT NT=67CPM

FLUIDOS DE PERFORACION

CAPITULO VII

PARTE PRÁCTICA

PROBLEMA 1: Una bomba de lodo doble, doble actuando de 8’’ x 16’’ esta operando a 50 carreras por minuto. El sistema de lodo contiene 1500 lbs de barro de 11 lbs/gln. Se desea agregar suficiente agua para aligerar este lodo a 10 lbs/gln. El diámetro de la varilla del piston es de 2 pulg. Se pregunta:

A) Que volumen del barro original deberá vaciarse para tener el mismo volumen final en el sistema?

B) A que velocidad uniforme deberá agregarse el agua para completar la operación en 2 ciclos del sistema?

SOLUCION

a) SEA “x” bbl de aguaSi Vlodo=1500 bbls =cte“x” será también la cantidad que tenemos que sacardel lodo de 11lbs/gl Entonces:

lf=densidad del lodo final li=densidad del lodo inicial H2O=8.33lbs/gln

Wlf=Wli+WH2O

lf1500= li(1500-x) + H2Ox

.1500=11(1500-x)+8.33x

= 561.8 bbl

b) Bomba doble actuante 8’’x16’’D= 8’’ S=16’’ d= 2’’ N=50cpmqD=0.00679(2D2-d2)S Nev ev= 90%qD=0.00679(2(8)2-22).16 50 (0.9)qD=606.2 GPM

hallando el tiempo/ciclo que recorre el lodo en el sistema

q= t= t= =103.9 min/ciclo

para 2 ciclos t’= 103.9min/ciclo x2 ciclos t’=207.8min

luego Q= =

Q= gpm= 113.54

Q= 113.5 gln/min

Problema 2: A 9000 pies de profundidad se debe encontrar una formación que contiene petróleo a 4275 lbs/pulg2. Que densidad deberá tener el lodo para perforar esta formación con un margen de seguridad de 500 lbs/pulg2.

Solucion

Para perforar la formacion con un margen de error de seguridad de 500 lbs/pulg2 a 9000’

P’FORMACION=4275+500=4775 PSI

LUEGO P=0.052 mD

D: ProfundidadPm: Densidad del lodo

P: Presion estatica que ejerce la columna de lodo

P= P’FORMACION

0.052 mx9000 = 4775 m= 10.2 lbs/gln

Problema3: Un lodo a base de agua fresca contiene 8.5 % en volumen de solido de baja gravedad especifica. Si la gravedad especifica de dichos solidos es de 2.5 se pregunta

Cuál será la densidad del lodo?

Solución:

Si Wlodo=Wsolidos+WH2O

lfVlodo= liVS + H2OvH2O

m= S + h20 ………(1)

Dato : = = 0.085

Pero + =1 = 1-0.085=0.915

S=8.33 G.ES= 8.33x 2.5 S=20.825lbs/gln

h20= 8.33 lbs/gln

Luego en (1): m= + m=9.4 lbs/gln

Problema 4: Al tratar de bajar la sarta de perforación a la profundidad de 11,850’, después de haberle agregado un tubo, se observó que esta se avía atascado lográndose liberarla cuando se le tracciono Con 65,000 lbs encima de su propio peso, se continua la perforación hasta 12630’ de ………………………………………………………………………. Cual se aumentó la densidad del fluido de perforación de 13,9 lbs /gln a 15 lbs/gln, pues a 13,450’ se deberá encontrar otra arena, pero de mayor precisión de pozos. A los 12,750’ se volvió a atascar la sarta de perforación lográndose liberarla nuevamente pero con 90,000 lbs de tención sobre el peso propio de la citada sarta.

Si la arena probablemente se encuentra a 11,500’, se pregunta: ¿Cuál es la presión de pozos de la arena problema?

Solución

De la fig(1) Pa= PRESION DE LOS POROS DE LA ARENA PROBLEMA

Pa + PTRACCION= PFLUIDO PTRACCION=Pfluido- Pa

Pero la PTRACCION=PC= Pfluido- Pa= Pm- Pa Fc=( Pm- Pa )Ac

De la fig(a) Fc1= 65000 lbs Fc1=( Pm1- Pa )Ac ………..( )

De la fig(b) Fc2= 90000 lbs Fc2=( Pm2- Pa )Ac……….( )

)/( ) Pa(Fc2-Fc1)= Fc2 Pm1- Fc1 Pm2

Pa=

Como Pm=0.052 mD D=11500’

Pa=

Pa= Pa=6601.92 lbs/pulg2

PROBLEMA 5: ¿Que cantidad de bentonita de 2,5 de gravedad específica, debe mezclarse con agua para preparar 1,5 lts de lodo de 1,1 de gravedad específica.?

Solución:

Si: Vm=Vlodo= 1.5 lts Vm= 1500 cm3

m= h2ox G.Em=1x 1.1gr/cc= 1.1gr/cc h2o=1gr/cc

bentonita= = h2ox G.Es=1gr/cc x2.5 s= 2.5 gr/cc

Luego Wlodo=Wsolidos+WH2O

lodoVlodo= sVS + H2OvH2O

Como Vm=Vs+VH2O VH2O=1500- Vs

EN (1) lodoVlodo= sVS + H2O (1500- Vs)

1.1x 1500=2.5 Vs +1(1500-Vs) Vs=100cm3

Pero

s= Ws= sx Vs Ws=2.5gr/cc x 100 cc

Ws=250 gr. . =0.55 lbs Wbentonita= 0.55 lbs

PROBLEMA 6: Cuando se está perforando a la profundidad de 14,000’ se pierde la circulación del lodo. Las condiciones operativas son:

- Diámetro del pozo: 7 7/8’’

- Asiento de la tubería de revestimiento: 10500’

- Densidad lodo: 14,2 lbs/gln

- Tubería de revestimiento: 9 5/8’’ DE, 8,535’’ DI

- Tubería de perforación: 4 ½’’ DE, 16:6 lbs/jt

- Cuellos lastra barrenas: 650’, 6’’ DE, 76 lbs/jt

Si se necesitan 27 lb/s de agua para llenar el pozo por el espacio anular, bajo estas condiciones , se pregunta:

a) Cuál será la densidad del lodo para que no se pierda circulaciónb) Cuál será la presión impuesta en el asiento de la tubería de revestimiento?

Solucion

pozo=7.875’’ TR=9.625’’DE T.R=8.535’’DI T.P=4.5’’DE

D=14000’ HTR=10500’ CLB =6’’ DE V H2O =27 BBLS

SI WF=Wi+WH2O W mF =W mi+WH2O

mfVmf= miVmi + H2OvH2O…………………

Dato V 1=27 BBLS V 1=27 BBLSx = 151.605 ft3……..(1)

Pero: V 1= [(8.535)2-(4.5)2]pulg2x .h1

V 1=0.287h1 (ft3)…(2)

(1)=(2) 0.287h1 = 151.605 h1= 528.2’

Si H= h1 + h2 =10500’

h2=10500-528.2=9971.8’

h3 +650= 14000-10500 h3=2850’

LUEGO

Vmi=V2 + V3 +V4 Vmi=A2 anular TP-TR h2 + A3 anular TP-POZO h3+ A 4 ANULAR CLB-POZO h4

Vmi= [(8.535)2-(4.5)2]9971.8’+ [(7.875)2-(4.5)2]2850’+ [(7.875)2-

(6)2]650’

Vmi=3601.97 FT3x 1bbl/5.615ft3

Vmi=641.5 bbl

En

mf= =

13.96 lb/gln mf=14 lb/gln

Nota: se puede hallar mf (también) con presiones:

P14000= 0.433h1 + 0.052 mi(14000-h1)

P14000=0.433x528.2 + 0.052x14.4(14000-528.2)

P14000= 10 176.28 lbs/pulg2

P14000=0.052 mf D

10 176.28 lbs=0.052 mf 14000 mf= 14 lbs/gln

PROBLEMA 7: Cual será la densidad final de un lodo de emulsión compuesto de 20% en volumen de diesel y un barro a base de agua de 10 lbs/gln. G.E. diesel= 0,75.

Solución:

M1=10 LBS/GLN DIESEL=8.33x 0.75=6.2475lbs/gln m2=?

vdiesel/ Vm2=20% Vm1/Vm2 =0.8

Si m2Vm2= m1Vm1+ dieselvdiesel

m2= m1Vm1/Vm2+ dieselvdiesel/ Vm2

Luego m2= + m2= 9.25 lbs/gln

PROBLEMA 8: A 500 bb/s de un lodo de agua fresca y arcilla que tiene una densidad de 9 lbs/gln se le agrega baritina hasta aumentar la densidad a 12 lbs/gln , se pregunta:

a) % de solido en peso del lodo de 12 lbs/gln.b) % de solido en volumen del lodo de 12 lbs/ gln.c) Sacos de baritina que deberán agregarse al lodo de 9 lbs/gln para que la densidad del lodo

aumente a 12 lbs/gln.

G.E. arcilla= 2,5

G.E. baritina = 4,3

Peso de un saco de baritina= 100 lbs.

Solución:

b= GEb x 8.33= 4.3 x 8.33 b=35.819 lbs/gln

a) Sea Vb(bbls) de baritina que se agrega al lodo de 9lbs/gln

Si: W m2 =W m1+Wb V m2 =Vm1+Vb

m2Vm2= m1Vm1 + bVb

m2Vm2= m1 (Vm2-Vb) + bVb

m2Vm2= m1 Vm2- m1Vb + bVb

( m2 - m1 )Vm2= Vb( b - m1) % Vb = x 100 …….

Peso Vb = , =

= =

……………..

………………..

% Wb = 33.19 %

a) EN : %Vb= x100= 11.186 %Vb=11.19%

b) SI m2Vm2= m1Vm1 + bVb

m2(Vm1-Vb) = Vb b +Vm1 m1

m2Vm1- m2Vb) = Vb b +Vm1 m1

Vm1 ( m2 - m1 )= Vb( b - m2)

Vb= Vm1

Vb= 500 = 62.97 =63 bblx 42 gln/1bbl

Vb=2646 gln

Si b= Wb= bx Vb= 35.819 x 2646

Wb=94777.074 lbs

N° sacos baritina=94777.074 lbs/100 = 947.77

N° sacos baritina=947.77

PROBLEMA 9: el volumen de lodo que hay en un sistema de circulación es de 600 bbl, si la densidad del lodo es de 16lbs/gln y el % en volumen de solido es de 34. Se pregunta:

a) % en volumen de los sólidos en baja gravedad especifica 2,5.b) % en volumen de los sólidos en baja gravedad especifica 4,3.

Solución:

H2O=8.33lbs/gln s1= 2.5x8.33= 20.825lbs/gln s2= 4.3x 8.33=35.819lbs/gln

Si W m =W s1+ W s2+Wh2o %V s1 +%Vs2=34%.(1)

mVm= s1Vs1 + s2Vs2+ H2OVH2O

m= s1 + s2 + H2O ……….(1)

Peso Vb = , =

En (1) 16=20.825 + 35.819 +8.33x 0.66

a) 20.825 + 35.819 = 10.5022…………..

De (2) + =0.34

-35.819 -35.819 = -12.1785……………….

b) % =11.179% % =11-18%

En (2) % =34-11.179% % =22.82

PROBLEMA 10: Las siguientes son las condiciones operativas de un pozo:

- Diámetro: 12 ¼’’ - Velocidad de perforación: 300 pies /hora- Gravedad especifica de los cortes = 2,5- Densidad del lodo que entra al pozo: 9,5 lbs/gln - Velocidad del lodo en el espacio anular pozo/tubería de 4 ½’’ = 150 pies/min

Se pregunta: ¿Cuál será la densidad del lodo en el anular?

Solución

Si G.ECORTES=2.5 CORTES= S= 8.33 x 2.5 S=20.825lbs/gln

m2Vm2= m1Vm1 + sVs

Para t=1 min

m2Vm2/t= m1Vm1 /t+ sVs/t

m2Qm2= m1Qm1 + sQs……………..1

s=300 pies/hr x 1hr/60 min=5 pies/min

Q= =

QS= 5 pies/ min x [12.25pulg]2 12 pulg/1ft . 1 gln/231 pulg2

QS= 30.6 gln/min

Qm2= m2AANULAR m2= 150 PIES/MIN

Qm2=150 PIES/MIN [12.252 – 4.52]12PULG/1PIE x 1gln/231 pulg3

Qm2=794.4 gln/min

Entonces Qm1= Qm2 - Qm1= 794.4 – 30.6 Qm1=763.8 gln/min

Luego en 1:

m2= = 9.94 lb/gln m2=10 lbs/gln

PROBLEMA 11: En el sistema de circulación del lodo se tiene 1000 b/s de 10 lbs/gln de densidad. Se desea aumentar esta densidad a 16 lbs/gln. Se pregunta:

a) Cuantos sacos de baritina de 100 lbs cada uno se deben agregar al lodo?b) Cuál será el total de B/s del lodo del lodo, que es necesario vaciar de los tanques para que

cuando se agregue la baritina se tenga el mismo volumen final? G.E.=4,5

solucion

m2Vm2= m1Vm1 + b Vb Vm1+Vb= Vm2

m2(Vm1+Vb) = Vb b +Vm1 m1

16(1000+ Vb)= 10 x 1000 +37.485 Vb

16000 + 16Vb= 10 000 + 37.485 Vb

Vb= 279.26 bbls. 42gln/ 1 bbl

Vb= 11 728. 92 gln

Luego Wb= b Vb =37.485X11728.92 = 439 658.57 lbs

N° SACOS DE BARITINA= = = 4396.58

N° SACOS DE BARITINA=4397

b)

Sea “x” bbls de baritina que se agrega Si V= 1000 BLS permanece constante -x BBLS SERAN LOS BARRILES DE LODO QUE SE EXTRAIGA DEL TANQUE

m2Vm2= m1Vm1 + b Vb

m2 1000= m1(1000-x)+ s X

16x 1000= 10 ( 1000-X) + 37.485 X

16000= 10000-10 X + 37.485 X

6000= 27.485X X= 218.3 BBL

PROBLEMA 12 : Un barro de perforación tiene una densidad de 15 lbs/gln si el contenido de solido es de 38% en volumen, la gravedad especifica de los sólidos de baja gravedad es de 2,4 y la gravedad especifica de los sólidos de alta gravedad es de 4,25, se pregunta:

a) Cuál será el % en volumen de los sólidos de baja gravedad?b) Cuál será el % en volumen de los sólidos de alta gravedad?

SOLUCION

W m =W s1+ W s2+Wh2o …….1

mVm= s1Vs1 + s2Vs2+ H2OVH2O…………2

+ =0.38

DE 3 …………

De 2 m= s1 + s2 + H2O ………

en = m= s1 + s2 + H2O 0.62………(3)

Si h2o=8.33lbs/gln s1= 2.4x8.33=19.992lbs/gln s2= 4.25x 8.33=35.4025lbs/gln = 35.4

En 15= 20 + 35.4 +8.33 x 0.62 20 + 35.4 = 9.84

20 + 35.4 = 9.84 = 0.2345 % = 23.45 % =23.5

Entonces = 0.38- 0.235= 0.145 % =14.5 %

PROBLEMA 13: Las condiciones operativas son:

- Asiento de la tubería superficial de revestimiento: 2,500’ - Densidad del lodo: 10 lbs/gln - Gradiente de fractura debajo de la tubería superficial de revestimiento: 0,73 lbs/pulg2/pie

Si el pozo comienza a soplar de una formación a 10000’ de profundidad, se pregunta: ¿Cuál será la máxima gradiente hidráulica permisible para que no se rompa la formación sobre la cual está sentada la tubería de revestimiento, expresada en lbs/glm?

Solucion:

m=10 lbs/gln Pm= 0.052 D

Para D1= 2500

Pformacion1= 0.73lb/pulg2/pie x 2500’= 1825 lb/pulg2

Pm1=0.052 x 10 x 2500’ = 1300 lb/pulg2

P1= Pformacion1- Pm1

P1=1825- 1300 P1=525 lb/pulg2

Para D2= 10 000’

Pformacion2= grad2x 10 000 = 10000 Grad2

Pm2= 0.052x10 x10 000 = 5200

P2= Pformacion2- Pm2

P2=10000 Grad2- 5200

Luego para que no se rompa la formación sobre la cual esta sentada la tub. De revest.

P1= P2

10000 Grad2- 5200=525

Grad2= 0.5725 lb/pulg2/ft

Grad2=0.5725lb/pulg2xft x 1ft/12 pulg x 231pulg3/1gln= 11.02 lb/gln Grad2=11 lbs/gln

PROBLEMA 14: Las condiciones operativas de un pozo que se está perforando son las siguientes:

- Diámetro del pozo: 12 ¼’’

- Velocidad de perforación: 20 pies/min- Densidad de los sólidos: 20.8 lbs/gln- Densidad del lodo: 9 lbs/gln - Velocidad de circulación del lodo: 600 gln/min

Se pregunta: ¿Cuál es la densidad del lodo en el espacio anular?

Solucion

m2V’m2= m1V’m1 + s V’s………………….(1)

V’m1= 600 gln/min

Si VC= 20 PIES/MIN V’C=20 PIES/MIN x (12.25PULG)2x 12pulg/1 pie x 1 gln/ 231 pulg3

V’C=V’s = 122.45 gln/min

V’m2=V’m1 + V’s= 600 + 122.45

V’m2=722.45 gln/min

En 1:

m2= (9x600 + 20.8 x 122.45)/722.45 = 11 lb/gln

m2=11 lbs/gln

PROBLEMA 15: Por razones de carácter operativo de un pozo se le quiere bajar tubería de revestimiento. Las condiciones operativas son las siguientes:

- Profundidad de la formación productiva: 8275’ - Presión de la formación productiva 6250 psi- Presión que puede soportar las rocas=82% de la precisión teórica de sobrecarga

Se pregunta, ¿hasta qué profundidad, por lo menos, se deberá bajar la tubería de revestimiento?

Solucion:

Para D= 8275’

Pformacion2= 6250 lb/pulg2

Pm2= 0.052x 13x 8275’= 5593.9= 5594 lb/pulg

P2= 6250- 5594

P2=656 lb/pulg2

Para H=?

Pformacion1= 82% P de sobrecarga H

Pformacion1= 0.82’. 1 lb/pulg2/ pie . H

Pformacion1= 0.82 H

Pm1= 0.052x 13x H’= 0.676H= 5594 lb/pulg

P1= 0.82 H – 0.676H

P1=0.144 H

LUEGO P2= P1

0.144 H= 656 lb/pulg2

H= 4555.56’ H=4556’

PROBLEMA 16: Una formación tiene una presión 3764 lb/pulg2 a 7980 pies. Se requiere perforar esta formación con agua salada como fluido de inyección y con un margen de seguridad de 500 lbs/pulg2.

Se pregunta: ¿cuántas toneladas de sal se necesitaran para preparar 750 bbl de agua salada?

Si G.E. = 2.16

SOLUCION

Ph= presión estatica

Pf= presión de formación

m=densidad del lodo (agua+ sal)

Si Ph=0.052 mD

Dato : Ph= Pf + 500

0.052 m x 7980= 3784+ 500

m= 10. 324 lb/gln

Ademas: Wlodo= Wsal + Wagua W= V

mVm = salVsal+ h2o Vh2o

Y Vm = Vsal+Vh2o

Dato : Vm = 750 bbl

Vh2o= 750- Vsal

sal= 8.33 G.E sal =8.33 x 2.16 sal=17.99 lbs/gln

mVm = salVsal+ h2o (750- Vsal )

10.324 x 750= 17.99 Vsal + 8.33 (750- Vsal)

Vsal=( 10.324x 750 – 8.33 x 750) / (17.99-8.33)= 154.769 bbl

Pero salVsal

17.99 lbs/gln x 154.769 bbl x 42 gln/1bbl x 1 TON/ 2000 lbs 58.47 TN

PROBLEMA 17: La gradiente normal de presión de un área es de 0,465 lbs/pulg2/st. Si a 15,800’ de profundidad se encuentra una arena de gas que tiene un espesor de 2450 pies, se pregunta:

Cuál será la gradiente de presión en el tope de la arena de gas y cual deberá ser la densidad del lodo para equilibrar esta presión?

Grad gas= 0, 1 psi/st

G.E.gas = 0,554

SOLUCION:

SI Pf= Grad. D

Para D= 15800+ 2450 PIES

Pf = 0.465x (15800 + 2450’)

Pf =8486.25psi

Pero :

Pgas= grad.gas . h

Pgas= 245 psi

Luego para D= 15800 pies

P’f= Pf- Pgas= 8486.25- 245 = grad tope. 15800 pies

Grad. Tope= 8241.25 lbs/pulg2/ 15800pies = 0.5215 psi /ft

Luego Ph= grad tope. D’

0.052 mD’= GRAD tope D’

m= (0.522LB/ PULG2/PIE)/0.052 GLN/PULG2/ PIE= 10.038 LB/GLN m=10.04 LB/GLN

PROBLEMA RESUELTOS POR:

ING. JUAN C. ALIAGA R.

Drilling and Well Completion Engineer

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Problemas Perforación - U.N.I