Post on 05-Jul-2015
CIED
Diseo de sartas de perforacin
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 2001
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Objetivo GeneralDisear la sarta de perforacin determinando las secciones de ensamblaje de fondo, las tuberas de perforacin y los estabilizadores
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
22
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
ContenidoUnidad 1. Ensamblaje de fondo Unidad 2. Comportamiento fsico del ensamblaje de fondo Unidad 3. Clculos de diseo de la sarta de perforacin
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 3 3 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Unidad 1. Ensamblaje de fondo (BHA)
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
44
Diseo de Sartas de fondo Comportamiento fsico del ensamblaje de perforacin
Definicin:
Conjunto de herramientas ubicadas entre la mecha y la tubera de perforacin
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
55
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Funciones:
Proporcionar el peso requerido por la mecha. Producir hoyos en calibre. Evitar desviaciones. Minimizar vibraciones y atascamientos.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
66
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Componentes: Barra de perforacin. Tubera pesada (Hevi-Wate). Estabilizadores. Accesorios(amortiguadores, vibradores, substitutos). Motores de fondo. Herramientas de medicin.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
77
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Barras de perforacin: tipos de barraBarra Lisa Barra lisa con acanaladas
Barra en espiral
Definicin: Componente principal del ensamblaje de fondo constituido por tuberas de gran espesor, que producen la carga axial requerida por la mecha.
Barra en espiral con acanaladas
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
88
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Barras de perforacin
Peso por piePB = 2,67 ( DE 2 DI 2 ) donde: PB DE DI : peso de las barras, lbs/pie. : dimetro externo, pulg. : dimetro interno, pulg.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
99
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Barras de perforacin
Peso de las barras (lbs/pie)Dimetro externo (pulg)6 1/ 2 6 3/4 7
Dimetro interno (pulg) 1 1/ 2 1 3/ 4 2 2 1/4 21 /2 2 13 /16 3 3 1 /4 3 1/296 105 114 91 100 110 89 85 98 93 107 103 80 89 98
107 105 102 99 116 114 111 108 125 123 120 117
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
10 10
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tubera pesada
Definicin: Componente principal de peso intermedio, pared gruesa con conexiones similares a la tubera de perforacin normal para facilitar su manejo.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
11 11
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tubera pesada: caractersticas fsicas
Dimensin nominal del tubo Recalc. Recalc. Tam. Espesor rea Central Para Nom. D.I Elev. (pulg) (pulg2) (Pulg) (pulg) (pulg) (Pulg) 41/2 5 23/4 3 0,719 7,410 41/2 51/2 4 1/8 51/8 Tam. Nom. (pulg) 4 Tamao de Conexin (pulg) NC 40 (4 FH)
conexinPeso aproximado incl. Tubo y juntas (lbs) Peso D.E D.I lbs/pie (pulg) (pulg) 51/4 211/16 31/16 27,2 Peso lbs/ 30 pie 815
1,000
12,566
5
NC 50 (41/2 IF) 65/8
49,3
1480
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
12 12
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tubera pesada
Objetivo General: Servir de zona de transicin para minimizar cambios de rigidez y reducir fallas.
Fcil manejo en el equipo de perforacinhomePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
13 13
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tubera pesada en perforacin direccionalEl diseo produce menos rea de contacto con la pared del hoyo: Menor torsin. Menor posibilidad de atascamiento. Menor arrastre vertical. Mejor control de la direccin.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
14 14
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tubera pesada en perforacin vertical.
Se pueden utilizar para reemplazar parte de las barras y reducir la carga en el gancho, en formaciones blandas. Se puede aplicar peso sobre la mecha en pozos hasta 4 pulgadas ms grande que las conexiones.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
15 15
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tubera pesada: longitud requerida
Pozos verticales:
18 a 21 tubos
Pozos direccionales: 30 ms tubos
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
16 16
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
EstabilizadoresCamisa integral Camisa reemplazable en el equipo de perforacin Patines Reemplazables RWP
Definicin: Herramientas que se utilizan para estabilizar el ensamblaje de fondo, reduciendo el contacto con las paredes del hoyo para controlar la desviacin.Aleta soldada
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
17 17
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Estabilizadores funcionesControlan la desviacin, aumentan la tasa de penetracin y mantienen la rotacin de la mecha alrededor del eje de la sarta. Mayor vida til de la mecha. Controlan la centralizacin y reducen los problemas asociados a la dinmica de la sarta. Evitan cambios bruscos de la inclinacin del pozo.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
18 18
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Estabilizadores: perforacin direccionalFunciones: Limitan la longitud de contacto de las barras con la pared del hoyo. Reducen Torque Arrastre Pegas diferenciales
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
19 19
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Estabilizadores: perforacin vertical
Funciones: Limitan el movimiento lateral oscilatorio Minimizan esfuerzos generados por pandeo. Aumentan ciclos de oscilacin de fatiga mecnica del material.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
20 20
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje 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
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
21 21
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tipos de ensamblajes: pendular
Lisa
Simplemente estabilizada
Doblemente estabilizada
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
22 22
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
AmortiguadoresMejoras: Perforacin ms rpida. Mayor vida til de la mecha. Menor dao a las barras y tuberas de perforacin. Menor dao al equipo de superficie.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
23 23
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Vibradores: definicin
Herramienta colocada para trabajar la sarta en caso de atascamiento de la misma .
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
24 24
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Vibradores: caractersticas
Pueden ser de acondicionamiento mecnico, hidrulico o hidromecnico. Son de diferentes dimetros. Pueden golpear tanto en direccin ascendente, como descendente.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
25 25
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
SubstitutosSubstituto de junta Kelly con protector Substituto de dimetro externo recto.
Definicin: Herramientas auxiliares que se utilizan para enlazar herramientas y tuberas que no son compatibles con el tipo de conexin.
36
12 36Caja x espiga 36o 48
36
Caja x espiga
Caja x espiga
Espiga x espiga
Caja x caja
Substituto de seccin reducida
48
48 36o 48 36 36
Caja x caja Caja x espiga Espiga x espiga
Espiga x caja
Caja x espiga
home COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 26 26
Propiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Motor de Turbina
Consta de una unidad multi-etapas de alabes. Se utiliz por primera vez en la unin sovitica.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
27 27
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Motor de desplazamiento positivo: Es el ms utilizado. Consta fundamentalmente de un estator y un rotor excntrico. Los componentes bsicos son: - Vlvula flotadora. - Seccin de potencia. - Acople. - Cojinetes.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de Ensamblaje de fondo (BHA) fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
28 28
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Unidad 2. Comportamiento Fsico de fondo
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
29 29
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Tema 1: Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
30 30
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Se discuten : Propiedades mecnicas y de comportamiento del ensamblaje de fondo. Seleccin del tamao de las barras y de sus conexiones Uso de tubera pesada como transicin Diseo de ensamblajes empacados Seleccin de estabilizadores.
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
31 31
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Dimetro del hoyo til(Lubinsky y Woods)
Patrn en el fondo de la mecha Patrn en el tope de la mecha X = Dimetro de la mecha X1= Dimetro de hoyo efectivo
Dimetro hoyo til
DM+DMB 2
Ecuacin: DHU= DM + DMB 2homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
32 32
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Barras de perforacinDimetro mnimo (Robert Hoch)
DMB= 2 DCR-DM
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
33 33
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Longitud de las barrasPS-PSM PS-PSM
Mtodos: Factor de flotacin Ley de Arqumides Fuerza Areal
PSM PSMPB (B)
home COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 34 34
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Mtodos: factor de flotacinConfiguracin Estndar:Zona en tensin
Tubera de perforacin
Barra y tubera de perforacin
15%
P.N
(Vertical)NB !
PSM x 1,15 F f x WB x LB
Zona en compresin
85%
Barras
(Direccional)
!f
S
x 1,15 x CosE
xW x
Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 35 C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 35
home
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Mtodos: factor de flotacin
Tubera de perforacin Zona en tensin
Tubera de transicin (Hevi-wate) 5-10% P.N
Configuracin de barras, tubera de transicin y tubera de perforacin. Punto neutro en las barras
Zona en compresin
90-95%
Barras
NB !
PSM x FS F f x WB x LB x CosE
, FS ,05 1,1 1
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
36 36
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Mtodos: factor de flotacin
Zona en tensin 15-20%
Tubera de perforacin P.N Tubera de transicin (Hevi-wate)
Configuracin de barras, tubera de transicin y tubera de perforacin. Punto neutro en las barras
HW
80-85%
f
x CosJ
T
Fs : ,15 1,20 1
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
Zona en compresin
Barras
!
S
x
S
W x
1 WHW
37 37
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Torque de apriete
Conexin Tipo (pulg)5 3/4 6 1/ 4 6 6 1/2
Torque de apriete mnimo pies- lbs Dimetro interno de las barras (pulg) 1 3/ 4*20,895 *26,453 27,300 27,300
2*20,895 25,510 25,510 25,510
2 1/ 4
2 1/ 2
2
API
NC 44
*20,895 *20,895 18,161 23.493 21,257 18,161 23,493 21,257 18,161 23.493 21,257 18,161
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
38 38
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Seleccin de las conexionesRelacin de resistencia a la flexin BSR = Mdulo de seccin de caja Mdulo de seccin del pin
NC501 DI2 1/ 4 2 1/ 2 2 13/16 3 3 1/ 4 3 1/ 2
2 61.31 1.34 1.41 1.46 1.56 1.70
3 6 1/ 81.45 1.48 1.55 1.61 1.72 1.88
4 5 DE (pulg) 6 1 /41.59 1.63 1.71 1.77 1.89 2.06
6 6 1 /21.89 1.93 2.03 2.10 2.24 2.45
7 6 5 /82.04 2.10 2.19 2.28 2.43 2.65
8 63 /42.21 2.26 2.37 2.46 2.62 2.86
6 3/81.74 1.78 1.86 1.93 2.06 2.25
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
39 39
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Aplicacin BSR
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
40 40
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Mtodo API
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
41 41
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Seleccin de conexionesMtodo API1 Opcin: BSR cercano a 2,25: 1 y 2,75: 1 cercano a 2,50:1 2 Opcin: BSR a la izquierda de 2,25: 1 3 Opcin: BSR a la derecha de 2,75: 1
homePropiedades mecnicas del ensamblaje de fondo Propiedades mecnicas del ensamblaje de fondo
COPYRIGHT PDVSA CIED. 2002 2001 C COPYRIGHT, PDVSA CIED,
42 42
Comportamiento fsico Diseo de Sartas de de fondo del ensamblaje perforacin
Mtodo Drilco: principios1- Barras pequeas
e 6 pulg
[ 2,75:1