Calculos de Ingenieria Manual MI

Clculos de Ingeniera

Clculos de Ingeniera 9.1 N de Revisin: A-1 / Fecha de Revisin: 14-02-01

CAPTULO

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El sistema mtrico se basa en mltiplos de 10 entre medidas similares. Por ejemplo,la longitud puede estar expresada en mltiplos de un metro.

Introduccin

Los ingenieros de lodo deben ser capaces de realizar varios clculos, incluyendo:capacidades y volmenes de los fosos, tanques, tuberas y pozos; tiempos decirculacin; velocidades del lodo en el espacio anular y en la tubera; y varios otrosclculos importantes. La ingeniera de lodos tambin requiere la capacidad decalcular formulaciones de lodo y varias perspectivas de dilucin mediante la adicinde componentes slidos y lquidos a un lodo. El entendimiento y el uso delconcepto de balance de materiales, fracciones volumtricas, gravedad especfica ydensidad aparente de los materiales son parte de lo que significa ser un ingeniero delodo.

Las unidades de medicin usadas en todo este manual son las unidadesnorteamericanas para el campo petrolfero. Sin embargo, las unidades mtricas sonusadas para muchas operaciones de perforacin alrededor del mundo. Adems deestas dos normas, tambin se usan numerosas combinaciones de unidades yconjuntos de unidades modificadas. Esta seccin ilustrar tanto las unidadesnorteamericanas como las unidades mtricas.

La densidad se expresa en varias unidades y dimensiones por todo el mundo. Lasprincipales unidades de densidad son lb/gal, kg/m3 y kg/l (igual a la GravedadEspecfica (SG) y g/cm3).

Unidades Norteamericanas para el Campo Petrolfero yUnidades Mtricas

Unidades NorteamericanasMasa Libras (lb)Longitud Pies (pie) y pulgadas (in.)Volumen, capacidad y desplazamiento Barriles (bbl) y galones (gal)Densidad Libras/galn (lb/gal) y libras/pie cbico (lb/pie3)Presin Libras/pulgada cuadrada (lb/in.2 o psi)Concentracin Libra/barril (lb/bbl)

Unidades MtricasMasa kilogramos (kg)Longitud metros (m)Volumen, capacidad y desplazamiento metros cbicos (m3) y litros (l)Densidad gramos/centmetro cbico (g/cm3) y (kg/l), siendo

ambos iguales a la Gravedad Especfica (SG)Presin kiloPascals (kPa), bars o atmsferasConcentracin kilogramo/metro cbico (kg/m3)

1.000 metros (103) 1 kilmetro (km)100 metros (102) 1 hectmetro10 metros (101) 1 decmetro1/10 metro (101) 1 decmetro (dm)1/100 metro (102) 1 centmetro (cm)1/1.000 metro (103) 1 milmetro (mm)1/1.000.000 metro (106) 1 micrmetro o micrn (m)

Los prefijos kilo (1.000), centi (1/100), mili (1/1.000) y micro (1/1.000.000) sonlos ms usados. Para todas las otras mediciones como la masa, el volumen, ladensidad, la presin, etc., se puede aplicar el mismo sistema de prefijos.

Clculos de IngenieraCAPTULO

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Para otros factores de conversin de unidades, remitirse al manual de bolsillotitulado Referencia para la Tecnologa de Fluidos o utilizar la funcin exhaustivade conversin de unidades contenida en el programa de computadora MUDWARE.

Multiplicar Esto Por Para ObtenerVolumen

barril (bbl) 5,615 ft cbico (ft3)barril (bbl) 0,159 metro cbico (m3)barril (bbl) 42 galn, E.U.A. (gal)ft cbico (ft3) 0,0283 metro cbico (m3)ft cbico (ft3) 7,48 galn, E.U.A. (gal)galn, E.U.A. (gal) 0,00379 metro cbico (m3)galn, E.U.A. (gal) 3,785 litro (l)metro cbico (m3) 6,289 barril (bbl)metro cbico (m3) 1.000 litro (l)

Masa o Pesolibra (lb) 453,6 gramo (g)libra (lb) 0,454 kilogramo (kg)kilogramo (kg) 2,204 libra (lb)tonelada mtrica (mt) 1.000 kilogramo (kg)

Longitudft (ft) 0,3048 metro (m)pulgada (in.) 2,54 centmetro (cm)pulgada (in.) 25,4 milmetro (mm)metro (m) 3,281 ft (ft)millas (mi) 1,609 kilmetros (km)

Presinlb/in.2 (psi) 6,895 kiloPascal (kPa)lb/in.2 (psi) 0,06895 bar (bar)lb/in.2 (psi) 0,0703 kg/cm2kiloPascal (kPa) 0,145 lb/in.2 (psi)bar (bar) 100 kiloPascal (kPa)

Concentracinlibra/barril (lb/bbl) 2,853 kg/m3kilogramo/metro cbico (kg/m3) 0,3505 lb/bbl

Densitylibra/galn (lb/gal) 119,83 kg/m3 and g/lkilogramo/metro cbico (kg/m3) 0,008345 lb/gallibra/galn (lb/gal) 0,11983 g/cm3, kg/l o SGlibra/ft cbico (lb/ft3) 16,02 kg/m3 y g/lg/cm3, kg/l o SG 8,345 lb/gal

Tabla 1: Factores de conversin de unidades.



CAPTULO

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CAPACIDAD, VOLUMEN Y DESPLAZAMIENTOLa capacidad de un tanque de lodo, pozo, espacio anular, espacio interior de unatubera o cualquier otro recipiente es el volumen que dicho recipiente podracontener si estuviera lleno (i.e., el mximo volumen posible). La capacidad de losfosos y tanques del campo petrolfero se mide generalmente en bbl, gal o m3. Lacapacidad tambin puede estar indicada en incrementos de altura, tales como bbl/ft,bbl/in., gal/ft, gal/in. o m3/m. (Esto slo puede ser realizado para los recipientes quetienen un rea de la seccin transversal que permanece constante con la altura.)

Por ejemplo, un pozo de 10,5 in. de dimetro que tiene una profundidad de3.922 ft contiene 420 bbl de lodo cuando est lleno. Por lo tanto, su capacidad es de420 bbl, que est lleno o no. Esto tambin puede expresarse como una capacidad de0,107 bbl/ft (420 3.922).

Igualmente, si un tanque de lodo de 80 in. de altura tiene una capacidad de 230bbl, entonces se podra expresar la capacidad vertical como 2,87 bbl/in. (230 80) o34,5 bbl/ft (2,87 bbl/in. x 12 in./ft). La capacidad de una tubera de perforacin de14,0 lb/ft con un Dimetro Exterior (DE) de 4,0 in. es 0,0108 bbl/ft. Por lo tanto,10.000 ft de esta tubera de 4 in. tendran una capacidad de 108 bbl.

El volumen se refiere a la cantidad de lodo que est realmente dentro de untanque de lodo, pozo o espacio anular, o dentro de una tubera o cualquier otrorecipiente. Si se conoce la capacidad vertical (bbl/ft o m3/m) y la profundidad delnivel de lodo (ft o m), entonces la profundidad del lodo multiplicada por lacapacidad vertical resulta en el volumen real (bbl o m3) de lodo dentro delrecipiente. Si el tanque de lodo mencionado anteriormente en el ejemplo decapacidad contena 61 in. de lodo, entonces el volumen de lodo es de 2,87 bbl/in. x61 in. o 175 bbl.

El desplazamiento es el volumen de lodo expulsado del pozo al introducir lacolumna de perforacin o la tubera de revestimiento dentro del pozo. Igualmente,se trata del volumen de lodo requerido para llenar el pozo cuando se saca la tuberadel pozo. Normalmente, el desplazamiento representa solamente el volumen de latubera. El lodo dentro de la tubera constituye una capacidad, ya que la tubera sellena de lodo al ser introducida en el pozo o durante la circulacin. Para situacionesespeciales como cuando la barrena est taponada o durante la flotacin de latubera de revestimiento dentro del pozo, se debe aadir la capacidad aldesplazamiento de la tubera.

Por ejemplo, una tubera de perforacin de 14,0 lb/ft con un DE de 4,0 in.desplaza 0,0047 bbl/ft de lodo al ser introducida en el pozo. Si se introducen 1.000ft de tubera de perforacin dentro del pozo, 4,7 bbl de lodo seran desplazadosdel mismo. En cambio, cuando se saca del pozo una tubera de perforacin delmismo tamao, el pozo debera tomar 4,7 bbl de lodo por cada 1.000 ft de tuberasacada, para mantener el pozo lleno.

Clculos Generales del Pozo


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Los clculos de capacidad, volumen y desplazamiento usan relaciones volumtricassimples para rectngulos, cilindros, cilindros concntricos y otras formas, con losfactores apropiados de conversin de unidades.Los tanques de los equipos de perforacin pueden tener una variedad de formas,pero la mayora son rectangulares o cilndricos. Esta seccin cubre tres formas detanques:1. rectangular.2. cilndrico, horizontal.3. cilndrico, vertical.

Los tanques de lodo (tambin llamados fosos de lodo) son generalmenterectangulares con lados paralelos y extremos perpendiculares al fondo.

TANQUES RECTANGULARESPara el tanque rectangular tpico ilustrado en la Figura 1, la capacidad puede sercalculada a partir de la altura, anchura ylongitud.Donde:VTanque = Capacidad del tanqueL = Longitud del tanqueW = Anchura del tanqueH = Altura del tanqueM = Altura del nivel de lodo

La ecuacin general para calcular lacapacidad de un recipiente rectangular es lasiguiente:

Volumen = Longitud x Anchura x Alturay es vlida tanto para las unidades mtricas como para las unidadesnorteamericanas.Por lo tanto, la capacidad de un tanque rectangular, usando pies, se calcula de lasiguiente manera:

VTanque (ft3) = L (ft) x W (ft) x H (ft)Para convertir de ft3 a barriles norteamericanos del campo petrolfero, dividir por

5,61 ft3/bbl:L (ft) x W (ft) x H (ft)VTanque (bbl) = 5,61 ft3/bbl

Expresado en bbl/ft:L (ft) x W (ft)Vtanque (bbl/ft) = 5,61 ft3/bbl

El volumen de lodo real (VLODO) en el tanque puede ser calculado usando la alturadel nivel de lodo M:VLODO (ft3) = L (ft) x W (ft) x M (ft)

Para convertir ft3 a barriles norteamericanos del campo petrolfero, dividir por5,61 ft3/bbl:

L (ft) x W (ft) x M (ft)VLODO (bbl) = 5,61 ft3/bbl

Figura 1: Tanque de lodo rectangular.

HM

W

L

Clculo de la Capacidad y Volumen de los Fosos y Tanques



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TANQUES CILNDRICOS VERTICALESLos tanques cilndricos montados enposicin vertical, de la manera ilustradaen la Figura 2, se usan para elalmacenamiento de lodo lquido y baritaseca.Donde:VCil = Capacidad del tanque cilndricoD = Dimetro del cilindroH = Altura del cilindroM = Altura del nivel de material = 3,1416

Si no se conoce el dimetro, medir la circunferencia y dividir por 3,1416:circunferencia del tanque circunferencia del tanqueD = =

3,1416La frmula general para calcular la capacidad de un tanque cilndrico vertical esla siguiente:

D2 H 3,1416 D2 H D2 HVCil = = =4 4 1,273

esta frmula es vlida para las unidades mtricas y las unidades norteamericanas.Por lo tanto, la capacidad de un tanque cilndrico puede ser calculada de lasiguiente manera:

x D2 (ft) x H (ft) 3,1416 x D2 (ft) x H (ft) D2 (ft) x H (ft)VCil (ft3) = = =4 4 1,273 x D2 (m) x H (m) 3,1416 x D2 (m) x H (m) D2 (m) x H (m)VCil (m3) = = =4 4 1,273

Para convertir pie3 lquidos a barriles, dividir por 5,61 pie3/bbl: x D2 (ft) x H (ft) D2 (ft) x H (ft)VCil (bbl) = =4 x 5,61 (ft3/bbl) 7,143

Para convertir pie3 secos de un polvo en libras, usar la densidad aparente. Paraobtener el nmero de sacos de 100 lb (sx) de barita, multiplicar ft3 por 1,35(densidad aparente de 135 lb/ft3):

D2 (ft) x H (ft) x 1,35 (100-lb sx/ft3)VCyl (100-lb sx) = 4= 1,06 (100-lb sx/ft3) x D2 (ft) x H (ft)

El volumen de lodo real (VLodo) de un tanque cilndrico vertical se calculausando la altura de nivel (M) de lodo/material: x D2 M D2 MVLodo (ft3 o m3) = =4 1,273

Figura 2: Tanque cilndrico vertical.

M

H

D


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TANQUES CILNDRICOS HORIZONTALESLos tanques cilndricos montados en posicin horizontal, de la manera ilustradaen la Figura 3, se usan principalmente para almacenar diesel, otros lquidos ybarita. La capacidad y el volumen vertical de un tanque cilndrico horizontalvaran con el rea de la seccin transversal horizontal y no constituyen unafuncin lineal de la altura. Hay grficos y mtodos tabulares disponibles paracalcular la capacidad y el volumen de los tanques cilndricos horizontales. Estosvalores tambin pueden ser calculados de la siguiente manera, resultando en ft3si se usan pies, m3 si se usan metros, etc.Donde:VCil = Capacidad del tanque cilndricoD = Dimetro del cilindroL = Longitud del cilindroM = Altura del lodo o material = 3,1416

L D2 2M D2VCil = (2M D) 3MD M2 + sin1 1 +2 [ 2 ( D ) 4 ][El resultado de sin-1 debe estar en radianes antes de ser aadido a las otras

partes de la ecuacin (2 radianes = 360). Para convertir de grados, dividir por57,3 (grado/radin) para obtener radianes.]CONVERSIONES DE VOLMENESPara convertir los volmenes de aditivos de lodo almacenados: Para convertir ft3 lquidos en barriles, dividir por 5,61. Para convertir ft3 secos en libras, usar la densidad aparente indicada en el

boletn del producto. Para la barita, si se desea obtener el nmero de sacos de 100 lb, multiplicar ft3

por 1,35 (densidad aparente de 135 lb/ft3/100 lb por saco). Para convertir barriles en galones, multiplicar por 42

OBSERVACIN: No confundir la unidad barril con tambor. Un tambornorteamericano tiene una capacidad de 55 galones, no 42 galones.

Figura 3: Tanque cilndrico horizontal.

MD

DL



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VOLUMEN DEL POZOAunque los volmenes del pozo sean generalmente calculados con la tubera dentrodel pozo, ocasionalmente necesitamos conocer la capacidad del pozo sin la tubera.La capacidad vertical de un intervalo de pozo puede ser calculada usando laecuacin para un recipiente cilndrico vertical. Un pozo se compone generalmentede varios intervalos, con los dimetros ms grandes cerca de la superficie, pasandoprogresivamente a secciones ms pequeas a medida que la profundidad aumenta.Para obtener la capacidad de todo el pozo, cada intervalo debe ser calculadoindividualmente, luego se suman todos los intervalos.

OBSERVACIN: Para los intervalos de pozo abierto, el tamao real del pozo puede serconsiderablemente ms grande que el tamao de la barrena, debido al ensanchamiento delpozo

El volumen de cada seccin puede ser calculado a partir de la ecuacin usadapara un cilindro:

D2L 3.1416 x D2Pozo x L D2Pozo x LVSeccin = = =4 4 1.273Donde:DPozo = Dimetro Interior (DI) de la tubera de revestimiento, tubera derevestimiento corta o pozo abiertoL = Longitud del intervalo

Cuando el tamao o dimetro del pozo (DPozo) est expresado en pulgadas:D2Pozo (in.)VSeccin (bbl/ft) = 1,029

Factor de conversin de unidades norteamericanas3,1416 1 pie2 1 bbl 1x x =4 144 in.2 5,61 ft3 1.029

Muchas regiones usan pulgadas para indicar el dimetro del pozo y de labarrena, y el sistema mtrico para indicar otros valores. En este caso, el volumenpuede ser calculado de la siguiente manera:

D2Pozo (in.)VSeccin (m3/m) = 1,974Factor de conversin de unidades mtricas (si el dimetro est en in.):

3,1416 1 m2 1x =4 1.550 in.2 1.974Factor de conversin de unidades mtricas (si el dimetro est en mm):

3,1416 x D2Pozo2 (mm) x 1.000 (mm/m)VSeccin (l/m) = 4 x 1.000.000 (mm3/l)3,1416 x D2Pozo (mm) D2Pozo (mm)= =4.000 1.273

Para convertir litros a metros cbicos, dividir por 1.000.

Capacidad, Volumen y Desplazamiento


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CAPACIDAD DE LA TUBERA DE PERFORACIN O LOS PORTAMECHASEl volumen del pozo con la columna de perforacin dentro del pozo es la suma

del volumen dentro de la columna de perforacin (capacidad) ms el volumenanular entre la columna de perforacin y la tubera de revestimiento o el pozoabierto.

La capacidad o el volumen dentro de una columna de perforacin, expresadoen bbl/ft, puede ser determinado a partir del dimetro interior de la tubera enpulgadas.

DI2Tubera (in.)VTubera (bbl/ft) = 1,029En unidades mtricas:

DI2Tubera (in.)VTubera (l/m) = 1,974o

3,1416 x DI2Tubera (mm) DI2Tubera (mm)VTubera (l/m) = =4.000 1.273Para convertir litros a metros cbicos, dividir por

1.000.VOLUMEN ANULAR

El volumen o la capacidad anular se calcularestando las reas de los dos crculos que define elespacio anular.

El volumen anular en bbl/ft puede serdeterminado a partir del DE de la tubera y del DIde la tubera de revestimiento o del pozo abierto enpulgadas.

DI2Pozo (in.) DE2Tubera (in.)VEspacio Anular (bbl/ft) = 1.029Donde:DIPozo = Dimetro interior del pozo abierto o la tubera de revestimientoDETubera = Dimetro exterior de la tubera de perforacin o los portamechas

En unidades mtricas:DI2Pozo (in.) DE2Tubera (in.)VEspacio Anular (l/m) = 1,974

oDI2Pozo (mm) DE2Tubera (mm)VEspacio Anular (l/m) = 1.273

Para convertir de litros a metros cbicos, dividir por 1.000.El volumen anular tambin puede ser determinado restando el desplazamiento

y la capacidad de una tubera de la capacidad de un pozo o una tubera derevestimiento.

VEspacio Anular = CapacidadPozo DesplazamientoColumna de Perforacin CapacidadColumna de Perforacin

Figura 4: Volumen anular.

DEtubera

DIpozo

L



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Dimetro Capacidad Capacidad(in.) (bbl/ft) (m3/m)1312 0,0119 0,0062 1378 0,0146 0,0076 1414 0,0175 0,0092 1412 0,0197 0,0103 1434 0,0219 0,0114 1514 0,0268 0,0140 1558 0,0307 0,0160 1534 0,0321 0,0168 1578 0,0335 0,0175 1678 0,0350 0,0182 1618 0,0364 0,0190 1614 0,0379 0,0198 1612 0,0410 0,0214 1634 0,0443 0,0231 1738 0,0528 0,0276 1758 0,0565 0,0295 1778 0,0602 0,0314 1838 0,0681 0,0355

Dimetro Capacidad Capacidad(in.) (bbl/ft) (m3/m)1812 0,0702 0,0366 1858 0,0723 0,0377 1834 0,0744 0,0388 1912 0,0877 0,0457 1958 0,0900 0,0469 1978 0,0947 0,0494 1058 0,1097 0,0572 1178 0,1175 0,0613 1214 0,1458 0,0760 1434 0,2113 0,1102 1578 0,2186 0,1140 1678 0,2487 0,1297 1712 0,2975 0,1552 1878 0,3147 0,1642 2078 0,3886 0,2027 2278 0,4702 0,2452 2478 0,5595 0,2919

Tabla 2: Capacidad del pozo abierto.

DESPLAZAMIENTOSe puede estimar el desplazamiento de la columna de perforacin (VDespl. Tubera)usando el DE y el DI de la tubera de perforacin y los portamechas.

DE2Tubera (in.) DI2Tubera (in.)VDespl. Tubera (bbl/ft) = 1.029Donde:DETubera = Dimetro exterior de la tubera de perforacin o los portamechasDITubera = Dimetro interior de la tubera de perforacin o los portamechas

En unidades mtricas:DE2Tubera (in.) DI2Tubera (in.)VDespl. Tubera (l/m) = 1,974

oDE2Tubera (mm) ID2Tubera (mm)VDespl. Tubera (l/m) = 1,273

Para convertir litros a metros cbicos, dividir por 1.000.Para volmenes ms precisos, los valores de capacidad y desplazamiento de las

Tablas 2, 3, 4a, 4b, 5 y 6 deberan ser usados para compensar la influencia de lasjuntas de tubera de perforacin.


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DE Peso DI Capacidad Desplazamientoin. mm lb/ft kg/m in. mm bbl/ft m3/m bbl/ft m3/m

1412 114 13,50 20,12 3,920 100 0,0149 0,0078 0,0047 0,00251412 114 15,10 22,50 3,826 97 0,0142 0,0074 0,0055 0,00291434 121 16,00 23,84 4,082 104 0,0162 0,0084 0,0057 0,00301578 127 15,00 22,35 4,408 112 0,0189 0,0099 0,0054 0,00281578 127 18,00 26,82 4,276 109 0,0178 0,0093 0,0065 0,00341512 140 20,00 29,80 4,778 121 0,0222 0,0116 0,0072 0,00381512 140 23,00 34,27 4,670 119 0,0212 0,0111 0,0082 0,00431534 146 22,50 33,53 4,990 127 0,0242 0,0126 0,0079 0,00411678 152 26,00 38,74 5,140 131 0,0257 0,0134 0,0093 0,00491658 168 32,00 47,68 5,675 144 0,0313 0,0163 0,0114 0,00591778 178 26,00 38,74 6,276 159 0,0383 0,0200 0,0093 0,00491778 178 38,00 56,62 5,920 150 0,0340 0,0177 0,0136 0,00711758 194 26,40 39,34 6,969 177 0,0472 0,0246 0,0093 0,00491758 194 33,70 50,21 6,765 172 0,0445 0,0232 0,0120 0,00631758 194 39,00 58,11 6,625 168 0,0426 0,0222 0,0138 0,00721858 219 38,00 56,62 7,775 197 0,0587 0,0306 0,0135 0,00701958 244 40,00 59,60 8,835 224 0,0758 0,0395 0,0142 0,00741958 244 47,00 70,03 8,681 220 0,0732 0,0382 0,0168 0,00881958 244 53,50 79,72 8,535 217 0,0708 0,0369 0,0192 0,01001034 273 40,50 60,35 10,050 255 0,0981 0,0512 0,0141 0,00741034 273 45,50 67,80 9,950 253 0,0962 0,0502 0,0161 0,00841034 273 51,00 75,99 9,850 250 0,0942 0,0491 0,0180 0,00941134 298 60,00 89,40 10,772 274 0,1127 0,0588 0,0214 0,01121338 340 54,50 81,21 12,615 320 0,1546 0,0806 0,0192 0,01001338 340 68,00 101,32 12,415 315 0,1497 0,0781 0,0241 0,01261678 406 65,00 96,85 15,250 387 0,2259 0,1178 0,0228 0,01191678 406 75,00 111,75 15,124 384 0,2222 0,1159 0,0265 0,01381858 473 87,50 130,38 17,755 451 0,3062 0,1597 0,0307 0,01602078 508 94,00 140,06 19,124 486 0,3553 0,1853 0,0333 0,0174

Tabla 3: Tubera de revestimiento.

DE Peso DI Capacidad Desplazamientoin. mm lb/ft kg/m in. mm bbl/ft m3/m bbl/ft m3/m2382 60 4,85 7,23 1,995 51 0,0039 0,0020 0,0016 0,00082782 73 6,85 10,21 2,441 62 0,0058 0,0030 0,0022 0,00122782 73 10,40 15,50 2,150 55 0,0045 0,0023 0,0035 0,00183122 89 13,30 19,82 2,764 70 0,0074 0,0039 0,0045 0,00233122 89 15,50 23,10 2,602 66 0,0066 0,0034 0,0053 0,00284782 102 14,00 20,86 3,340 85 0,0108 0,0057 0,0047 0,00254122 114 16,60 24,73 3,826 97 0,0142 0,0074 0,0055 0,00294122 114 20,00 29,80 3,640 92 0,0129 0,0067 0,0068 0,00355782 127 19,50 29,06 4,276 109 0,0178 0,0093 0,0065 0,00345782 127 20,50 30,55 4,214 107 0,0173 0,0090 0,0070 0,00375122 140 21,90 32,63 4,778 121 0,0222 0,0116 0,0072 0,00385122 140 24,70 36,80 4,670 119 0,0212 0,0111 0,0082 0,00435916 141 22,20 33,08 4,859 123 0,0229 0,0120 0,0071 0,00375916 141 25,25 37,62 4,733 120 0,0218 0,0114 0,0083 0,00436582 168 31,90 47,53 5,761 146 0,0322 0,0168 0,0104 0,00547582 194 29,25 43,58 6,969 177 0,0472 0,0246 0,0093 0,0049

Tabla 4a: Tubera de perforacin.



CAPTULO

9

DE Peso DI Capacidad Desplazamientoin. mm in. mm lb/ft kg/m bbl/ft m3/m bbl/ft m3/m

1312 89 1,500 38 26,64 39,69 0,00219 0,0011 0,0097 0,00511418 105 2,000 51 34,68 51,67 0,00389 0,0020 0,0126 0,00661434 121 2,250 57 46,70 69,58 0,00492 0,0026 0,0170 0,00891678 152 2,250 57 82,50 122,93 0,00492 0,0026 0,0301 0,01571614 159 2,250 57 90,60 134,99 0,00492 0,0026 0,0330 0,01721612 165 2,813 71 91,56 136,42 0,00768 0,0040 0,0334 0,01741634 171 2,250 57 108,00 160,92 0,00492 0,0026 0,0393 0,02051734 197 2,813 71 138,48 206,34 0,00768 0,0040 0,0507 0,02641878 203 2,813 71 150,48 224,22 0,00768 0,0040 0,0545 0,02841912 241 3,000 76 217,02 323,36 0,00874 0,0046 0,0789 0,04121078 254 3,000 76 242,98 362,04 0,00874 0,0046 0,0884 0,04611114 286 3,000 76 314,20 468,16 0,00874 0,0046 0,1142 0,0596

Tabla 5: Portamechas.

Tamao Tamao DI Peso CapacidadNominal DE (in.) (lb/ft) (bbl/ft)

112 1516 1,610 2,75 0,00252 238 1,995 4,60 0,0039212 278 2,441 6,40 0,00583 312 2,992 10,20 0,0087312 4 3,476 11,00 0,01174 412 3,958 12,60 0,0152

Tabla 6: Tubera API (estndar).

DE Peso DI Capacidad Desplazamientoin. mm in. mm lb/ft kg/m bbl/ft m3/m bbl/ft m3/m312 89 2,063 52 25,30 37,70 0,0042 0,0022 0,0092 0,0048312 89 2,250 57 23,20 34,57 0,0050 0,0026 0,0084 0,0044478 102 2,563 65 27,20 40,53 0,0064 0,0033 0,0108 0,0056412 114 2,750 70 41,00 61,09 0,0074 0,0039 0,0149 0,0078578 127 3,000 76 49,30 73,46 0,0088 0,0046 0,0180 0,0094512 140 3,375 86 57,00 84,93 0,0112 0,0058 0,0210 0,0110658 168 4,500 114 70,80 105,49 0,0197 0,0103 0,0260 0,0136

Tabla 4b: Tubera de perforacin extrapesada


9


Las bombas de lodo hacen circular el lodo a presin durante la operacin deperforacin. Las bombas de lodo son bombas de mbolo y suelen ser llamadasbombas de desplazamiento positivo o bombas alternativas. Estas bombas tienendos o tres mbolos (pistones) que realizan un movimiento de vaivn dentro de loscilindros (liners). Un ciclo de vaivn completo constituye una carrera (stk - segn elingls stroke) y es igual a la rotacin del cigeal; por lo tanto, 1 stk/min = RPM.Las bombas de dos mbolos se llaman bombas dplex y las bombas de tres mbolosse llaman bombas triplex. Las bombas triplex se usan ms actualmente.

El caudal de la bomba de lodo puede ser calculado o est enumerado en las tablas,y tiene las unidades bbl/stk o gal/stk. La velocidad de circulacin efectiva, tambinllamada caudal de la bomba, est indicada por las unidades bbl/min o gal/min. Lavelocidad de circulacin efectiva es determinada multiplicando el caudal de labomba (bbl/stk) por la velocidad de la bomba (stk/min) y una eficiencia volumtrica.Esta eficiencia est frecuentemente indicada por un porcentaje y puede variar de 85 a100%. Las bombas de lodo modernas usan bombas centrfugas de carga paramantener una presin positiva en la succin de la bomba de lodo, para lograr unamejor eficiencia. Las tablas 7a y 7b de este captulo se refieren a las bombas de lodoque tienen una eficiencia de 100%. Cabe notar que todas las ecuacionesproporcionadas a continuacin que estn relacionadas con el caudal de la bomba,incluyen un factor de eficiencia.BOMBAS TRIPLEX DE LODOLos mbolos de una bomba triplex de lodo slo funcionan durante la carrera deida y tienen generalmente pequeas carreras (en el rango de 6 a 12 in.), y operana velocidades que varan de 60 a 120 stk/min.

La ecuacin general para calcular el caudal de una bomba triplex es lasiguiente:

3 x 3,1416 x DI2Liner x L x RendVCaudal de la Bomba = 4Donde:VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba/carreraDILiner = DI del linerL = Longitud de la carrera de la bombaRend = Rendimiento de la bomba (decimal)

Si el DI del liner y la longitud de la carrera estn expresados en pulgadas, elcaudal de la bomba para una bomba triplex de lodo en bbl/stk es:

DI2Liner (in.) x L (in.) x Rend (decimal)VCaudal de la Bomba (bbl/stk) = 4.116En unidades mtricas:

DI2Liner (in.) x L (in.) x Rend (decimal)VCaudal de la Bomba (l/stk) = 25,90o

DI2Liner (mm) x L (mm) x Rend (decimal)VCaudal de la Bomba (l/stk) = 424.333

Clculo del Caudal de la Bomba



CAPTULO

9

DI Liner Longitud de la Carrera (in.)(in.) 7 712 8 812 9 912 10 11 12 14378 0,015 0,016 0,017 0,019 0,020 0,020 0,022 0,024 0,026 314 0,018 0,019 0,021 0,022 0,023 0,024 0,026 0,028 0,031 312 0,021 0,022 0,024 0,025 0,027 0,028 0,030 0,033 0,036 334 0,024 0,026 0,027 0,029 0,031 0,032 0,034 0,038 0,041 478 0,027 0,029 0,031 0,033 0,035 0,036 0,039 0,043 0,047 414 0,031 0,033 0,035 0,037 0,039 0,041 0,044 0,048 0,053 412 0,034 0,037 0,039 0,042 0,044 0,045 0,049 0,054 0,059 434 0,038 0,041 0,044 0,047 0,049 0,051 0,055 0,060 0,066 578 0,043 0,045 0,049 0,052 0,055 0,056 0,061 0,067 0,073 0,085514 0,047 0,050 0,054 0,057 0,060 0,062 0,067 0,074 0,080 0,094512 0,051 0,055 0,059 0,062 0,066 0,068 0,073 0,081 0,088 0,103534 0,056 0,060 0,064 0,068 0,072 0,074 0,080 0,088 0,096 0,112678 0,061 0,065 0,070 0,074 0,079 0,081 0,087 0,096 0,105 0,122614 0,066 0,071 0,076 0,081 0,085 0,088 0,095 0,104 0,114 0,133612 0,072 0,077 0,082 0,087 0,092 0,095 0,103 0,113 0,123 0,144634 0,077 0,083 0,088 0,094 0,100 0,102 0,111 0,122 0,133 0,155778 0,083 0,089 0,095 0,101 0,107 0,110 0,119 0,131 0,143 0,167712 0,137 0,150 0,164 0,191878 0,155 0,171 0,187 0,218

Tabla 7a: Caudal de una bomba triplex (bbl/stk).

DI Liner Longitud de la Carrera (mm)(mm) 177,8 190,5 203,2 215,9 228,6 241,3 254,0 279,4 304,8 355,6176,2 0,0024 0,0025 0,0027 0,0030 0,0032 0,0032 0,0035 0,0038 0,0041 182,6 0,0029 0,0030 0,0033 0,0035 0,0037 0,0038 0,0041 0,0045 0,0049 188,9 0,0033 0,0035 0,0038 0,0040 0,0043 0,0045 0,0048 0,0052 0,0057 195,3 0,0038 0,0041 0,0043 0,0046 0,0049 0,0051 0,0054 0,0060 0,0065 101,6 0,0043 0,0046 0,0049 0,0052 0,0056 0,0057 0,0062 0,0068 0,0075 108,0 0,0049 0,0052 0,0056 0,0059 0,0062 0,0065 0,0070 0,0076 0,0084 114,3 0,0054 0,0059 0,0062 0,0067 0,0070 0,0072 0,0078 0,0086 0,0094 120,7 0,0060 0,0065 0,0070 0,0075 0,0078 0,0081 0,0087 0,0095 0,0105 127,0 0,0068 0,0072 0,0078 0,0083 0,0087 0,0089 0,0097 0,0107 0,0116 0,0135133,4 0,0075 0,0080 0,0086 0,0091 0,0095 0,0099 0,0107 0,0118 0,0127 0,0149139,7 0,0081 0,0087 0,0094 0,0099 0,0105 0,0108 0,0116 0,0129 0,0140 0,0164146,1 0,0089 0,0095 0,0102 0,0108 0,0114 0,0118 0,0127 0,0140 0,0153 0,0178152,4 0,0097 0,0103 0,0111 0,0118 0,0126 0,0129 0,0138 0,0153 0,0167 0,0194158,8 0,0105 0,0113 0,0121 0,0129 0,0135 0,0140 0,0151 0,0165 0,0181 0,0211165,1 0,0114 0,0122 0,0130 0,0138 0,0146 0,0151 0,0164 0,0180 0,0196 0,0229171,5 0,0122 0,0132 0,0140 0,0149 0,0159 0,0162 0,0176 0,0194 0,0211 0,0246177,8 0,0132 0,0142 0,0151 0,0161 0,0170 0,1100 0,0189 0,0208 0,0227 0,0266190,5 0,0218 0,0239 0,0261 0,0304203,2 0,0246 0,0272 0,0297 0,0347

Tabla 7b: Caudal de una bomba triplex (m3/stk).


9


BOMBAS DPLEX DE LODOLos mbolos de una bomba dplex de lodo funcionan en ambas direcciones, demanera que el cilindro trasero hace que el vstago de la bomba se mueva a travs desu volumen desplazado y ocupe parte del mismo. La diferencia entre los clculospara una bomba dplex y los clculos para una bomba triplex es que el volumen dedesplazamiento del vstago de la primera debe ser restado del volumen contenido enuno de los cilindros, adems de la diferencia en el nmero de cilindros de bombeo, osea 4 para la dplex y 3 para la triplex. Las bombas dplex tienen generalmentecarreras ms largas (de 10 a 18 in.) y funcionan a una velocidad ms bajacomprendida en el rango de 40 a 80 stk/min.

La ecuacin general para calcular el caudal de una bomba dplex es lasiguiente:

2VCaudal de la Bomba = x DI2Liner x L + (DI2Liner DE2Vstago) x L x Rend4 [ ]Donde:VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba/carreraDILiner = DI del linerDEVstago = DE del vstagoL = Longitud de la carrera de la bombaRend = Rendimiento de la bomba (decimal)El caudal de la bomba en bbl/carrera para una bomba dplex con el DI del

liner, el DE del vstago y la longitud de la carrera en pulgadas.VCaudal de la Bomba (bbl/stk) =

2 x ID2Liner (in.) OD2Vstago (in.) x L (in.) x Rend (decimal)[ 6.174 ]En unidades mtricas:

VCaudal de la Bomba (l/stk) =2 x ID2Liner (in.) OD2Vstago (in.) x L (in.) x Rend (decimal)[ 38,85 ]

oVCaudal de la Bomba (l/stk) =

2 x ID2Liner (mm) OD2Vstago (mm) x L (mm) x Rend (decimal)[ 636.500 ]



CAPTULO

9

La Velocidad Anular (comnmente referida como VA) es la velocidad media a lacual un fluido est fluyendo dentro de un espacio anular. Se requiere unavelocidad anular mnima del lodo para lograr la limpieza apropiada del pozo. Estavelocidad anular mnima depende de varios factores, incluyendo la velocidad depenetracin, el tamao de los recortes, el ngulo del pozo, la densidad del lodo yla reologa. Estos aspectos estn descritos en el captulo sobre la limpieza del pozo.

La siguiente ecuacin calcula la velocidad anular basndose en el caudal de labomba y el volumen anular del pozo:

caudal de la bomba VCaudal de la BombaVA = =volumen anular VAnVCaudal de la Bomba (bbl/min)VA (ft/min) = VAn (bbl/ft)VCaudal de la Bomba (l/min)VA (m/min) = VAn (l/m)Dondee:

VA = Velocidad AnularVCaudal de la Bomba = Caudal de la bombaVAn = Volumen anular

Cuando el caudal de la bomba de lodo est indicado en bbl/min y el DI delpozo y el DE de la tubera estn indicados en pulgadas, la velocidad anular enft/min es:

VCaudal de la Bomba (bbl/min) x 1.029VA (ft/min) = DIPozo2 (in.) DETubera2 (in.)oVCaudal de la Bomba (gal/min) x 24,5VA (ft/min) = DIPozo2 (in.) DETubera2 (in.)Donde:

DIPozo = DI del pozo abierto o la tubera de revestimiento (in.)DETubera = DE de la tubera de perforacin o los portamechas (in.)En unidades mtricas:

VCaudal de la Bomba (l/min) x 1,974VA (m/min) = DIPozo2 (in.) DETubera2 (in.)oVCaudal de la Bomba (l/min) x 1,273AV (m/min) = DIPozo2 (mm) DETubera2 (mm)

Velocidad Anular


9


El tiempo de circulacin total es el tiempo (o nmero de carreras) requerido paraque el lodo circule a partir de la succin de la bomba, bajando por la columna deperforacin, saliendo por la barrena, subiendo de nuevo por el espacio anular hastala superficie, pasando a travs de los tanques, y finalmente, regresando de nuevo ala succin de la bomba.

Este tiempo tambin se llama tiempo de ciclo del lodo y se calcula de lasiguiente manera:

VSistemaTiempo de circulacin total (min) = VCaudal de la BombaDonde:VSistema = Volumen total del sistema (activo) (bbl o m3)VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba (bbl/min o m3/min)

Circulacin total (carreras) = Tiempo de circulacin total (min) x velocidad de labomba (stk/min)

El tiempo del fondo a superficie es el tiempo (o nmero de carreras) requeridopara que el lodo circule desde la barrena ubicada al fondo del pozo hasta lasuperficie, subiendo por el espacio anular. El tiempo del fondo a superficie secalcula de la siguiente manera:

VEspacio AnularTiempo del fondo a superficie (min) = VCaudal de la BombaDonde:VEspacio Anular = Volumen anular (bbl o m3)VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba (bbl/min o m3/min)

Retorno (carreras) = tiempo del fondo a superficie (min) x velocidad de la bomba(stk/min)

El tiempo de ciclo en el pozo es el tiempo (o nmero de carreras) requerido paraque el lodo circule a partir de la succin de la bomba, bajando por la columna deperforacin, saliendo por la barrena, subiendo de nuevo por el espacio anular hastala superficie, calculado de la siguiente manera:

VPozo VDespl Col PerfTiempo de ciclo en el pozo (min) = VCaudal de la BombaDondee:VPozo = Volumen total del pozo (bbl o m3)VDespl Col Perf = Desplazamiento de la columna de perforacin (bbl o m3)VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba (bbl/min o m3/min)

Ciclo en el pozo (carreras) = Tiempo de ciclo en el pozo (min) x velocidad de labomba (stk/min)

OBSERVACIN: Los tiempos de carrera tambin pueden ser calculados dividiendo unvolumen determinado por el caudal de la bomba en bbl/stk o m3/stk.

Tiempos de Circulacin



CAPTULO

9

La presin hidrosttica (PHID) es la presin ejercida por el peso de un lquidosobre su contenedor y es funcin de la densidad del fluido y de la ProfundidadVertical Verdadera (TVD), de la manera indicada por la ecuacin proporcionada acontinuacin. En un pozo, se trata de la presin ejercida sobre la tubera derevestimiento y las secciones del pozo abierto, y es la fuerza que controla losfluidos de la formacin e impide el derrumbamiento del pozo.

Presin hidrosttica = peso del lodo x profundidad vertical verdadera x factorde conversin

Unidades norteamericanas:PHID (lb/in.2) = Peso del lodo (lb/gal) x TVD (ft) x 0,052

12 in./ftFactor de conversin 0,052 = 231 in.3/galUnidades mtricas:

Peso del lodo (kg/l) x TVD (m)PHID (bar) = 10,2La presin hidrosttica y la hidrulica del pozo estn descritas detalladamente en

los captulos sobre Prediccin de la Presin, Control de la Presin, y Estabilidad de laLutita y del Pozo.

OBSERVACIN: Recordar que la densidad del lodo (peso del lodo) cambia con latemperatura y la presin. Esta variacin es ms marcada en los pozos profundoscalientes donde se usan salmueras claras y lodos base aceite o sinttico.

Presin Hidrosttica


9


PROBLEMA 1: CLCULOS TPICOS CONUNIDADESNORTEAMERICANAS

Datos:Revestimiento de superficie: 1.850 ft de13 3/8 in. 48 lb/ftTubera de revestimiento intermedia:8.643 ft de 9 5/8 in. 32,30 lb/ftTubera de revestimiento corta: 8.300 a14.500 ft de 7 in. 20 lb/ftDimetro de la barrena: 6 1/8 in.Profundidad Total (TD): 17.800 ftColumna telescpica de perforacin:

tubera de perforacin de 5 in.19,50 lb/ft hasta 8.000 ft3 1/2 in., 13,3 lb/ft hasta 16.800 ft1.000 ft de portamechas de 4 3/4in. DE x 2 1/4 in. DI

Sistema de superficie: Tres tanques: 7 ft dealto, 6 ft de ancho,31 ft de largo. Endos tanques hay 64in. de lodo, y en elotro tanque hay 46in. de lodo con lacolumna deperforacin dentrodel pozo.

Peso del lodo: 16,3 lb/galBombas de lodo: Triplex: 6 1/2 in. x 12 in., 50 stk/min, con un rendimiento de95%Parte I: Determinar la capacidad total del sistema de superficie en bbl, bbl/fty bbl/in.VTanque(ft3) 1 Tanques = 6 ft x 31 ft x 7 ft = 1.302 ft3VTanque(ft3) 3 Tanques = 1.302 x 3 pits = 3.906 ft3VTanque(bbl) 3 Tanques = 3,906 5.61 ft3/bbl = 696,2 bblVTanque(bbl/ft) 3 Tanques = 697,5 7 ft = 99,5 bbl/ftVTanque(bbl/in.) 3 Tanques = 697,5 (7 ft x 12 in./ft) = 8,30 bbl/in.Parte II: Determinar el volumen total de lodo en el sistema de superficie enbblVLODO (bbl/in.) 1 Tanque = 8,30 3 pits = 2,76 bbl/in.VLODO (bbl) 3 Tanque = 2,76 bbl/in. x (64 in. + 64 in. + 46 in.) = 481 bbl

Ejemplos de Problemas

Figura 5: Diagrama de pozo del Problema 1.

tubera de revestimiento de13 3/8 in. 48 lb/ft

1.850 ft

8.643 ft

14.500 ft

tubera de perforacin de 5in. 19,5 lb/ft

tubera de revestimiento de9 5/8 in. 32,3 lb/ft8.000 ft

8.300 ft

tubera de perforacin de 31/2 in. 13,3 lb/ft

tubera de revestimientocorta de 7 in. 20 lb/ft

pozo abierto de 6 1/8 in.

16.800 ft

portamechas de 4 3/4 in.46,7 lb/ft17.800 ft

C lculos de Ingenier a

C lculos de Ingenier a 9.19 N de Revisi n: A-1 / Fecha de Revisi n: 14-02-01

CAPTULO

9

Parte III: Determinar el volumen total del pozo sin la columna de perforaci n(CP) en el pozo.Calcular el volumen de lodo en cada intervalo del pozo y sumar los vol menes.

9,0012VPozo (tuber a de revestimiento de 9 5/8 in) = x 8.300 = 0,0787 bbl/ft x 8.300 ft1.029 = 653,5 bbl 6,4562VPozo (tuber a de revestimiento corta de 7 in.) = x 6.200 = 0,0405 bbl/ft x 6.200 ft1.029 = 251,1 bbl

6,1252VPozo (pozo abierto de 6 1/8 in.) = x 3.300 = 0,0365 bbl/ft x 3.300 ft = 120,3 bbl 1.029Total VPozo (sin CP) = 653,5 + 251,1 + 120,3 = 1.024,9 bblParte IV: Determinar el volumen total del pozo con la tuber a de perforaci n(TP) dentro del pozo.Volumen dentro de la columna de perforaci n:

4,2762 bbl/ftVTuber a (TP de 5 in.) = x 8.000 ft = 0,0178 bbl/ft x 8.000 ft = 142,2 bbl 1.0292,7642VTuber a (TP de 3 1/2 in.) = x 8.800 = 0,0074 bbl/ft x 8.800 ft = 65,3 bbl 1.029

2,252VTuber a (Portamechas de 4 3/4 in) = x 1.000 = 0,0049 bbl/ft x 1.000 ft = 4,92 bbl 1.029VP total de la columna de perforaci n = 142,2 + 65,3 + 4,92 = 212,4 bbl

Volumen en el espacio anular:9,0012 5,002 bbl/ftVAn (Tuber a de revestimiento TP de 5 in.) = x 8.000 ft = 0,0544 bbl/ft 1.029 x 8,000 ft = 435,5 bbl

9,0012 3,52VAn (Tuber a de revestimiento TP de 3 1/2 in.) = x 300 = 0,0668 bbl/ft x 300 ft 1.029 = 20,0 bbl6,4562 3,52VAn (Tuber a de revestimiento corta TP de 3 1/2 in) = x 6.200 = 0,0286 bbl/ft1.029 x 6.200 = 177,3 bbl

6,1252 3,52VAn (Pozo abierto TP de 3 1/2 in.) = x 2.300 = 0,0245 bbl/ft x 2.300 ft = 56,5 bbl1.0296,1252 4,752VAn (Pozo abierto Portamechas de 4 3/4 in) = x 1.000 = 0,0145 bbl/ft x 1.000 ft1.029 = 14,6 bbl

VAn Total = 435,5 + 20,0 + 177,3 + 56,5 + 14,6 = 703,9 bblVPozo Total (con tuber a) = 212,4 + 703,9 = 916,3 bbl(El volumen total del pozo con la tuber a dentro del pozo tambi n podr a ser

calculada restando el desplazamiento de la columna de perforaci n de la capacidaddel pozo calculada en la Parte III.)Parte V: Determinar el volumen total del sistema de circulaci n.

VSistema Total = 916,4 + 481,0 = 1.397,4 bbl

C lculos de Ingenier aCAPTULO

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Parte VI: Determinar el caudal de la bomba (CB) en bbl/min y gal/min; eltiempo de circulaci n total (ciclo de lodo total); el tiempo de ciclo en elpozo; y el tiempo del fondo a superficie; en minutos y en carreras.Determinar el caudal de la bomba a partir de las Tablas 7a y 7b, 6 1/2 in. x 12 in. =0,1229 bbl/stk a 100%CB (bbl/min) = 50 stk/min x 0,1229 bbl/stk x 0,95 = 5,84 bbl/minCB (gal/min) = 5,84 bbl/min x 42 gal/bbl = 245 gal/minTiempo de circulaci n total (min) = 1.397 bbl 5,84 bbl/min = 239 minCirculaci n total (stk) = 239 min x 50 stk/min = 11.950 stkTiempo de ciclo en el pozo (min) = 916,4 bbl 5,84 bbl/min = 157 minCiclo en el pozo (stk) = 157 min x 50 = 7.846 stktiempo del fondo a superficie(min) = 704 5,84 = 121 minRetorno (stk) = 121 min x 50 stk/min = 6.050 stkParte VII: Determinar la velocidad anular para cada intervalo anular.VA (Pozo abierto Portamechas de 4 3/4 in.) = 5,84 bbl/min 0,0145 bbl/ft

= 402,6 ft/minVA (Pozo abierto TP de 3 1/2 in.) = 5,84 bbl/min 0,0245 bbl/ft

= 238,4 ft/minVA (Tuber a de revestimiento corta de 7 in. TP de 3 1/2 in.) = 5,84 bbl/min

0,0286 bbl/ft = 204,1 ft./minVA (Tuber a de revestimiento de 9 5/8 in. TP de 5 in.) = 5,84 bbl/min

0,0544 bbl/ft = 107,4 ft/minVA (Tuber a de revestimiento de 9 5/8 in. TP de 3 1/2 in.) = 5,84 bbl/min

0,0668 bbl/ft = 87,4 ft/minParte VIII: Determinar la presi n hidrost tica al fondo del pozo causada por ladensidad del lodo.

PHID = 17.800 ft x 16,3 lb/gal x 0,052 = 15.087 lb/in.2



CAPTULO

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PROBLEMA 2: C LCULOS T PICOSUSANDO UNIDADES M TRICAS

Datos:Revestimientode superficie: 1.600 m de 13 3/8 in. 48

lb/ft, 323 mm DIDi metro de la barrena: 250,8 mm (9 7/8 in.)Profundidad total: 4.200 mColumna de perforaci n: 5 in. 19,50 lb/ft, 127 mm

DE, 108,6 mm DI, 200 m deportamechas de 185 mm DEx 72 mm DI (7 1/4 in. x 23/4 in.)

Sistema de superficie: 2 tanques: 4 m de

profundidad, 3 m de ancho,10 m de largo. Ambostanques tienen 2,5 m de lodocon la columna deperforaci n dentro del pozo.

Peso del lodo: SG 1,50 1.500 kg/m3Bombas de lodo: Triplex: 152,4 mm (6

in.) x 304,8 mm (12in.), 110 stk/min, conun rendimiento de 90%

Parte I: Determinar la capacidad total del sistema de superficie en m3, m3/my m3/cm.VTanque (m3) 1 tanque = 4 m x 3 m x 10 m = 120 m3VTanque (m3) 2 tanques = 120 m3 x 2 = 240 m3VTanque (m3/m) 2 tanques = 240 m3 4 = 60 m3/mVTanque (m3/cm) 2 tanques = 60 m3/m 100 cm/m = 0,60 m3/cmParte II: Determinar el volumen total de lodo en el sistema de superficie en m3.VLodo (m3) 2 tanques = 60 m3/m x 2,5 m = 150 m3Parte III: Determinar el volumen total del pozo sin la columna deperforaci n (CP) en el pozo.Calcular el volumen de lodo en cada intervalo del pozo y sumar los vol menes

DIPozo2 (mm)VPozo (m3) = x L (m)1.273.0003232 mm2VTub. Revest. (m3) = x 1.600 m = 131,1 m31.273.000250.82 mm2VPozo Abierto (m3) = x 2.600 m = 128.4 m31.273.000

Sistema total sin la columna de perforaci n:VSistema = VTub. Revest. + VPozo Abierto = 131,1 m3 + 128,4 m3 = 259,5 m3

Figura 6: Diagrama de pozo del Problema 2.

tubera derevestimiento de13 3/8 in. 48 lb/ft,323 mm DI

1.600 m

pozo abierto de 97/8 in. (250,8mm)

tubera deperforacin de 5in. 19,5 lb/ft (127mm x 108,6 mm)

4.000 m

portamechas de 7 1/4 in.x 2 3/4 in. (185 mm x 72mm 4.200 m


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Parte IV: Determinar el volumen total del pozo con la columna deperforaci n (CP) dentro del pozo.Volumen dentro de la columna de perforaci n:

IDCP2 (mm)VColumna de Perf. (m3) = x L (m)1.273.000108,62 mm2VYP (m3) = x 4.000 m = 37,1 m31.273.000

722 mm2VPortamechas (m3) = x 200 m = 0,8 m31.273.000Volumen total dentro de la columna de perforaci n

VColumna de Perf. = VTP + VPortamechas = 37,1 m3 + 0,8 m3 = 37,9 m3Volumen en el espacio anular:

DIPozo2 (mm) DECP2 (mm)VEspacio Anular (m3) = x L (m)1.273.0003232 mm2 1272 mm2VAn(Tub. Rev. TP) (m3)= x1.600m=0,06927x1.600 =110,8m31.273.000

250,82 mm2 1272 mm2VAn(Pozo Abierto TP) (m3) = x 2.400 m = 0,03673 x 2.400 = 88,2 m31.273.000250,82 mm2 1852 mm2VAn(Pozo Abierto Portamechas) (m3) = x 200 m = 0,02252 1.273.000 x 200 = 4,5 m3

VEspacio Anular Total = VAn(Tub. Rev. TP) + VAn (DE TP) + VAn(Pozo Abierto Portamechas)= 110,8 m3 + 88,2 m3 + 4,5 m3 = 203,5 m3VPozo con CP = VEspacio Anular + VCP = 203,5 m3 + 37,9 m3 = 241,4 m3

Parte V: Determinar el volumen total del sistema de circulaci n.VTotal = VPozo/CP + VSuperficie = 241,5 m3 + 150 m3 = 391,5 m3

Parte VI: Tiempo de ciclo de lodo total y tiempo del fondo a superficie.DITub. Rev. Corta2 (mm) x L (mm) x Rend (decimal)VCaudal de la Bomba (l/stk) = 424.333152,42mm2 x 304,8 mm x 0,9VCaudal de la Bomba (l/stk) = = 15,01 l/stk424.333

VCaudal de la Bomba (l/min) = 15,01 l/stk x 110 stk/min = 1.651 l/min = 1,651 m3/min391,4 m3Tiempo de circulaci n total (min) = = 237 min1,651 m3/min

Circulaci n total (stk) = 237 min x 110 stk/min = 26.070 stk241,4 m3Tiempo de ciclo en el pozo (min) = = 146 min1,651 m3/min

Ciclo en el pozo (stk) = 146 min x 110 stk/min = 16.060 stk203,5 m3Tiempo del fondo a superficie (min) = = 123 min1,651 m3/min

Retorno (stk) = 123 min x 110 stk/min = 13.530 stk

La capacidad de realizar un balance de materiales constituye un elementoesencial de la ingenier a de fluidos de perforaci n. Los an lisis de s lidos, lasdiluciones, y la ecuaciones de densidad creciente y mezcla est n basados en losbalances de materiales.

El concepto de balance de materiales est basado en la ley de conservaci n de lamasa, la cual estipula que la masa no puede ser ni creada ni destruida.Simplemente dicho, la suma de los componentes debe ser igual a la suma de losproductos. Este concepto es v lido para la masa y los tomos, pero no es siemprev lido para las soluciones y los compuestos, debido a las solubilidades y lasreacciones qu micas. Matem ticamente, el concepto de balance de materiales estdividido en dos partes:I. El volumen total es igual a la suma de los vol menes de los componentesindividuales.

VTotal = V1 + V2 + V3 + V4 +II. II. La masa total es igual a la suma de las masas de los componentesindividuales.

VTotallTotal = V1 l1 + V2 l2 + V3 l3 + V4 l4 +Donde:V = Volumenl = Densidad

OBSERVACI N: El balance de materiales es v lido tanto para las unidadesnorteamericanas como para las unidades m tricas, siempre que se use la misma unidadpara todos los c lculos.

Para resolver un balance de masas, primero se debe determinar los vol menesy las densidades conocidas e inc gnitas, e identificar los elementos comocomponentes o productos. Obs rvese que las siguientes ecuaciones est nexpresadas en unidades norteamericanas, pero la Tabla 1 y la Tabla 8 enumeranlas conversiones para el sistema m trico.



CAPTULO

9

Parte VII: Determinar la velocidad anular para cada intervalo anularcaudal de la bomba Vcaudal de la bombaVA = =volumen anular Van

1,651 m3/minVA(Pozo Abierto Portamechas) = = 73 m/min0,02252 m3/m1,651 m3/minVA(Pozo Abierto TP) = = 45 m/min0,03673 m3/m

1,651 m3/minVA(Tub. Rev. TP) = = 24 m/min0,06927 m3/mParte VIII: Determinar la presi n hidrost tica al fondo del pozo causada por ladensidad del lodo.

1,5 kg/l x 4.200 mPHID= = 617,7 bar10,2

Balance de Materiales


9


En general, las siguientes etapas permitenresolver las inc gnitas:

Etapa 1. Dibujar un diagrama.Etapa 2. Determinar los componentes y

productos, se alar los vol menes ylas densidades como valoresconocidos o inc gnitas.

Etapa 3. Desarrollar el balance de masas yvol menes.

Etapa 4. Sustituir una inc gnita en elbalance de masa y resolver laecuaci n.

Etapa 5. Determinar la segunda inc gnita y calcular el consumo demateriales.

EJEMPLO 1: PREPARACI N DE LODO DENSIFICADO.Problema: Determinar las cantidades de materiales para preparar 1.000 bbl

(159m3) de lodo de 16,0 lb/gal (1,92kg/l) con 20 lb/bbl (57 kg/m3) de M-IGEL, usando M-I BAR como agentedensificante.

Etapa 1. Dibujar un diagrama.Etapa 2. Determinar las densidades y los

vol menes con valores conocidos einc gnitas.

20 lb/bbl x 1,000 bblVGel = = 22 bbl21,7 lb/gal x 42 gal/bblEtapa 3. Desarrollar el balance de masas y vol menes.

VLodo lLodo = VAgua lAgua + VGel lGel + VBar lBarVLodo = VAgua + VGel + VBar

A este punto, el balance de masas tiene dos inc gnitas (VBar y VAgua) que puedenser determinadas usando ambas ecuaciones. Resolver el balance de vol menes parauna inc gnita y luego sustituirla en el balance de masas.

1.000 bbl = VAgua + 22 bbl + VBarVBar (bbl) = (1.000 22) VAgua = 978 VAgua

Etapa 4. Sustituir una inc gnita en el balance de masas y resolver la ecuaci nVLodo lLodo = VAgua lAgua + VGel lGel + VBar lBar1.000 x 16 = VAgua x 8,345 + 22 x 21,7 + (978 VAgua) x 3516.000 = VAgua x 8,345 + 477,4 + 34.230 VAgua x 35VAgua (35 8,345) = 477,4 + 34.230 16.000 = 18.707,4

18.707,4VAgua = = 702 bbl26,655

Figura 7b: Ejemplo 1: densidades y volmenesconocidos.

H2O

Lodo16,0 lb/gal1.000 bbl

8,345 lb/gal? bbl

21,7 lb/gal22 bbl

35,0 lb/gal? bbl

M-I GEL

M-I BAR

Componentes l (lb/gal) V (bbl)Agua 8,345 ?

M-I GEL 21,7 22 (ver abajo)M-I BAR 35,0 ?

ProductoLodo 16,0 1.000

Figura 7a: Diagrama del Ejemplo 1.

H2O

LodolLodoVLodo

lAguaVAguar

lGelVGel

lBarVBar

M-I GEL

M-I BAR



CAPTULO

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Etapa 5. Determinar la segunda inc gnita y calcular el consumo de materiales. El volumen de barita puede ser determinado a partir del balance de vol menes.

VBar = (978 VAgua) = 978 702 = 276 bbllbBar = 276 bbl x (35 lb/gal x 42 gal/bbl) = 276 bbl x 1.470 lb/bbl = 405.720 lb

405.720 lbM-I BAR = = 4.057 sx100 lb/sxPor lo tanto, para preparar 1.000 bbl (159 m3) de lodo de 16,0 lb/gal (1,92 kg/l) con

20 lb/bbl (57 kg/m3) de M-I GEL, la siguiente cantidad de material ser a necesaria:

Utilizar las mismas ecuaciones y sustituir los siguientes valores:

EJEMPLO 2: PREPARACI N DE LODO DE AGUA SALADA.Problema: Determinar las cantidades de material para preparar 1.000 bbl (159m3)

de lodo de 14,0 lb/gal (1,68 kg/l) con 15 lb/bbl (42,8 kg/m3) de M-ISALT GEL y 150.000 mg/l de Cl-, usando M-I Bar como agentedensificante.


vol menes con valores conocidos e inc gnitas.

15 lb/bbl x 1.000 bblVGel = = 16,5 bbl21,7 lb/gal x 42 gal/bblEtapa 2a. Determinar la densidad del agua salada.

Agua 701 bbl 111,5 m3M-I GEL 200 sx 9.074 kgM-I BAR 4.057 sx 184,0 mt (1 mt = 1.000 kg)

Unidad Unidad Unidades E.U.A. a Unidades m tricasPropiedad Norteamericana M trica m tricas a E.U.A.

(E.U.A.)Densidad lb/gal kg/l lb/gal = kg/l x 8,345

Volumen bbl m3 bbl = m3 x 6,29

Peso lb kg lb = kg x 2,204

Peso lb toneladas lb = mt x 2.204(mt)

Concentraci n lb/bbl kg/m3 lb/gal = kg/m3 x 2,853

Densidad de 35 lb/gal 4,2 kg/l lb/gal = kg/l x 8,345baritaBentonite density 21,7 lb/gal 2,6 kg/l lb/gal = kg/l x 8,345bentonita

lb/galkg/l = 8,345bblm3= 6,29

lbkg = 2,204lbmt = 2,204

lb/galkg/m3 = 2,853lb/galkg/l = 8,345lb/galkg/l = 8,345

Tabla 8: Conversiones del sistema mtrico.

Figura 8: Diagrama del Ejemplo 2.

Sal H2O

Lodo14,0 lb/gal1.000 bbl

Agua salada? lb/gal

? bbl

21,7 lb/gal16,5 bbl

35,0 lb/gal? bbl

SALT GEL

M-I BAR

Componentes l (lb/gal) V (bbl)Agua salada ? ?

SALT GEL 21,7 16,5 (ver abajo)M-I BAR 35,0 ?

ProductoLodo 14,0 1.000


9


Para determinar la gravedad espec fica de una soluci n de sal, normalmente noes v lido usar la densidad de agua y cloruro de sodio y simplemente resolver elbalance de masas, porque el volumen de los cristales de sal es diferente delvolumen de sal disuelta. Usar la siguiente ecuaci n para determinar la gravedadespec fica de una soluci n de cloruro de sodio.lSoluci n de NaCl = 1 + 1,166 x 10 6 x (mg/l Cl ) 8,375 x 10 13 x (mg/l Cl )2 +1,338 x 10 18 x (mg/l Cl )3l(kg/l)Soluci n de NaCl = 1 + 1,166 x 10 6 x (150.000) 8,375 x 10 13 x (150.000)2 +1,338 x 10 18 x (150.000)3l(kg/l)NaCl Solution = 1 + 0,1749 0,01884 + 0,004516 = 1,1605 kg/l

lNaCl Solution (lb/gal) = 1,1605 x 8,345 = 9,69 lb/galEtapa 3. Desarrollar el balance de masas y vol menes.

VLodo lLodo = VAgua Salada lAgua Salada + VGel lGel + VBar lBarVLodo = VAgua Salada + VGel + VBar

A este punto, el balance de masas tiene dos inc gnitas (VBar y VAgua) ) quepueden ser determinadas usando ambas ecuaciones. Resolver el balance devol menes para una inc gnita y luego sustituirla en el balance de masas.

1.000 bbl = VAgua Salada + 16,5 bbl + VBarVBar = 1.000 bbl 16,5 bbl VAgua Salada = 983,5 bbl VAgua Salada

Etapa 4. Sustituir una inc gnita en el balance de masas y resolver la ecuaci n.VLodo lLodo = VAgua Salada lAgua Salada + VGel lGel + VBar lBar1.000 x 14,0 = VAgua Salada x 9,69 + 16,5 x 21,7 + 983,5 VAgua Salada x 3514.000 = VAgua Salada x 9,67 + 358,1 + 34.422,5 VAgua Salada x 35VAgua Salada (35 9,69) = 358,1 + 34.422,5 14.000 = 20.780,6

20.780,6VAgua Salada = = 821 bbl25,31Etapa 5. Determinar la segunda inc gnita y calcular el consumo de material. El

volumen de barita puede ser determinado a partir del balance de vol menes.VBar = VLodo VGel VAgua Salada = 1.000 16,5 821 = 162,5 bbl lbBar = 162,5 bbl x (35 lb/gal x 42 gal/bbl) = 162,5 bbl x 1.470 lb/bbl = 238.875 lb

238.875 lbM-I BAR = = 2.389 sx100 lb/sxEl volumen de agua dulce necesario para lograr una densidad de agua salada

puede ser determinado usando las tablas de salmuera.0,913 bbl de agua dulce x 821 bbl = 749,6 bbl de agua dulce86,4 lb/bbl de sal x 821 bbl = 70,934 lb = 709 sx

Por lo tanto, para preparar 1.000 bbl (159 m3) de lodo de 14,0 lb/gal (1,68 kg/l)con 15 lb/bbl (42,8 kg/m3) de SALT GEL y 150.000 mg/l de sal, la siguientecantidad de material ser a necesaria: Agua dulce 750 bbl 119,2 m3NaCl 709 sacos 32,2 mtSALT GEL 150 sacos 6,8 mtM-I BAR 2,389 sacos 108,4 mt (1 mt = 1.000 kg)



CAPTULO

9

Sistema m trico: Usar las mismas ecuaciones y sustituir usando los factores deconversi n (ver el Ejemplo 1).EJEMPLO 3: MEZCLA DEL LODO.Problema: Determinar la cantidad de cada lodo a mezclar para obtener 1.000 bbl

(159 m3) de lodo de 14,0 lb/gal (1,68 kg/l).Vol menes disponibles: 1.200 bbl de lodo de 11,2 lb/gal (lodo 1).

1.200 bbl de lodo de 15,4 lb/gal (lodo 2).Etapa 1. Dibujar un diagrama.Etapa 2. Determinar las componentes y

productos con valores conocidos e inc gnitas.


VFinal lFinal = VLodo1 lLodo1 + VLodo2 lLodo2VFinal = VLodo1 + VLodo2

A este punto, el balance de masas tambi n tiene dos inc gnitas (VLodo1 y VLodo2).Resolver el balance de vol menes para una inc gnita y luego sustituirla en elbalance de masas.

1.000 bbl = VLodo1 + VLodo2VLodo2 = 1.000 bbl VLodo1

Etapa 4. Sustituir una inc gnita en el balance de masas y resolver la ecuaci n.VFinal lFinal = VLodo1 lLodo1 + VLodo2 lLodo21.000 x 14 = VLodo1 x 11,2 + (1.000 VLodo1) x 15,4 14.000 = (VLodo1 x 11,2) + 15.400 (VLodo1 x 15,4) VLodo1 (15,4 11,2) = 15.400 bbl 14.000 bbl = 1.400

1.400VLodo1 = = 333,3 bbl(15,4 11,2)Etapa 5. Determinar la segunda inc gnita y calcular el consumo de material.

VLodo2 = 1.000 bbl VLodo1VLodo2 = 1.000 333,3 = 666,7 bbl

Por lo tanto, para preparar 1.000 bbl (159 m3) de lodo de 14,0 lb/gal (1,68kg/l), los siguientes vol menes de lodos disponibles deber an ser mezclados:

Sistema m trico: Usar las mismas ecuaciones y sustituir usando los factores deconversi n (ver el Ejemplo 1).

Figura 9: Diagrama de mezcla del Ejemplo 3.

Lodo 1

Lodomezclado14,0 lb/gal1.000 bbl

11,2 lb/gal? bbl

15,4 lb/gal? bbl Lodo 2

333,3 bbl de lodo de 11,2 lb/gal 53 m3 de lodo de 1,34 kg/l666,7 bbl de lodo de 15,4 lb/gal 106 m3 de lodo de 1,85 kg/l

Componentes l (lb/gal) V (bbl)Lodo1 11,2 ?Lodo2 15,4 ?

ProductoLodo mezclado 14,0 1.000


9


EJEMPLO 4: AUMENTO DEL PESO DEL LODO.Problema: Determinar la cantidad de M-I BAR necesaria para aumentar el peso de

1.000 bbl (159 m3) de lodo de 14,0 lb/gal (1,68 kg/l) a 16,0 lb/gal(1,92 kg/l), as como el volumen del nuevo sistema.

El aumento del peso del lodo es un proceso muy similar a la mezcla de lodos.En vez de mezclar lodos, este proceso mezcla lodo con barita u otro materialdensificante.


vol menes con valores conocidos e inc gnitas.


VFinal lFinal = Vinicial linicial + VBar lBarVFinal = Vinicial + VBar

A este punto, el balance de masas tambi n tiene dos inc gnitas (VBar y VFinal).Resolver el balance de vol menes para una inc gnita y luego sustituirla en elbalance de masas.

VFinal = Vinicial + VBarVFinal = 1.000 bbl + VBar

Etapa 4. Sustituir una inc gnita en el balance de masas y resolver la ecuaci n.VFinal lFinal = Vinicial linicial + VBar lBar(1.000 + VBar) x 16 = 1.000 x 14 + VBar x 35(1.000 x (16 14) = VBar x (35 16)

1.000 (16 14) 2.000VBar = = = 105,3 bbl(35 16) 19105,3 bbl x 1.470 lb/bblM-I BAR = = 1,548 sx100 lb/sx

Etapa 5. Determinar la segunda inc gnita y calcular el consumo de material.VFinal = Vinicial + VBarVFinal = 1.000 bbl + 105,3 bbl = 1.105,3 bbl

Por lo tanto, para densificar 1.000 bbl (159 m3) de lodo de 14,0 lb/gal (1,68 kg/l)a 16,0 lb/gal (1,92 kg/l), se requiere el siguiente material:

1.548 sx de M-I BAR o 70,2 mt (1 mt = 1.000 kg)El volumen final es de 1.105,3 bbl (175,7 m3).


Lodo inicial

Lodo final16,0 lb/gal? bbl

14,0 lb/gal1.000 bbl

35,0 lb/gal? bbl M-I BAR

Componentes l (lb/gal) V (bbl)Lodo Inicial 14,0 1,000

M-I BAR 35,0 ?ProductoLodoFinal 16,0 ?



CAPTULO

9

Ahora se puede generalizar este balance de materiales espec fico para obteneruna f rmula de densificaci n que sea aplicable a cualquier volumen o densidad.

F rmula de densificaci n (barita) en unidades norteamericanas:(PL2 PL1)Barita (lb/bbl) = 1.470 (35 lb/gal PL2)Usando lb/gal para la densidad.

PL = Peso de LodoF rmula de densificaci n (barita) en unidades m tricas:

(ldeseada linicial)Barita (kg/m3) = 4.200 (4,2 kg/l ldeseada)Usando kg/l para la densidad.EJEMPLO 5: DILUCI N/REDUCCI N DEL PESO DEL LODO.La diluci n o la reducci n del peso del lodo tambi n puede ser consideradacomo el proceso de mezcla de lodo, en el cual el lodo base agua o aceite esconsiderado como un lodo. La nica diferencia en la mezcla del lodo es que nose conoce el volumen final.Problema: Reducir el peso de 1.000 bbl (159 m3) de lodo de 16,0 lb/gal (1,92 kg/l)

a 12,0 lb/bbl (1,44 kg/l), permitiendoque el volumen final aumente.




VFinal lFinal = VLodolLodo + VAgua lAguaVFinal = VLodo + VAgua

A este punto, el balance de masas tambi n tiene dos inc gnitas (VFinal y VAgua)que pueden ser determinados usando ambas ecuaciones. Resolver el balance devol menes para una inc gnita y luego sustituirla en el balance de masas.

VFinal = 1.000 bbl + VAguaEtapa 4. Sustituir una inc gnita en el balance de masas y resolver la ecuaci n.

(1.000 + VAgua) x 12,0 = 1.000 x 16,0 + VAgua x 8,345 12.000 + VAgua x 12,0 = 16.000 + VAgua x 8,345 3,655 x VAgua = 4.000

4.000VAgua = = 1.094 bbl3,655Etapa 5. Determinar la segunda inc gnita.

VFinal = 1.000 + 1.094 = 2.094 bblPor lo tanto, para reducir el peso de 1.000 bbl (159 m3) de lodo de 16,0 lb/gal(1,92 kg/l) a 12,0 lb/gal (1,44 kg/l), se requiere 1.094 bbl (173,9 m3) de aguadulce.


Lodo inicial

Lodo final12,0 lb/gal? bbl

16,0 lb/gal1.000 bbl

8,345 lb/gal? bbl Agua

Componentes l (lb/gal) V (bbl)Lodo Inicial 16,0 1,000

Agua 8,345 ?ProductoLodoFinal 12,0 ?


9


OBSERVACI N: Si se requiere un volumen tan grande para la diluci n, tomar encuenta que podr a ser m s f cil y m s econ mico mezclar 1.000 bbl de lodo fresco quediluir el lodo viejo.

Sistema m trico: Usar las mismas ecuaciones y sustituir usando los factores deconversi n (ver el Ejemplo 1).EJEMPLO 6: REDUCIR EL CONTENIDO DE S LIDOS (USANDO UNA LECHADA DEBARITA/AGUA).Si el equipo de control de s lidos en el equipo de perforaci n no es suficientepara mantener el contenido de s lidos deseado, suele ser necesario reducir elporcentaje de s lidos mediante la diluci n.

Problema: Reducir el contenido de s lidos de 1.000 bbl (159 m3) de lodo de 8 a6% y mantener el peso de lodo de 12,0 lb/gal(1,44 kg/l).

Para resolver este problema, se usa la ecuaci nde balance de masas con el contenido des lidos en vez de las densidades.



Etapa 3. Desarrollar el balance de masas y vol menes.VFinalDSFinal = VinicialDSinicial + VLechada de Barita/AguaDSLechada de Barita/Agua

A este punto, el balance de masas tambi n tiene dos inc gnitas (VFinal yVLechada de Barita/Agua). Resolver el balance de vol menes para una inc gnita yluego sustituirla en el balance de masas.VFinal = Vinicial + VLechada de Barita/AguaVFinal = 1.000 bbl + VLechada de Barita/Agua

Etapa 4. Sustituir una inc gnita en el balance de masas y resolver la ecuaci n.VFinalDSFinal = VinicialDSinicial + VLechada de Barita/AguaDSLechada de Barita/Agua(1.000 bbl+VLechada de Barita/Agua) x 6% = 1.000 bbl x 8%+VLechada de Barita/Agua x 0%6.000 + VLechada de Barita/Agua x 6 = 8.000VLechada de Barita/Agua = (8.000 6.000) 6 = 333,3

Etapa 5. Determinar la segunda inc gnita y calcular la densificaci n.VFinal = Vinicial + VLechada de Barita/AguaVFinal = 1.000 + 333,3 = 1.333,3 bbl

Para mantener el peso de lodo de 12,0 lb/gal, ser necesario calcular lacantidad de barita requerida en la lechada de barita/agua de 333,3 bbl. Usar elbalance de masas para determinar las cantidades de barita y agua requeridas parapreparar 333,3 bbl de lechada de 12,0 lb/gal.

VFinal = VAgua + VBaritaVAgua = VFinal - VBarita


Lodo inicial Lodo final6% slidosperforados? bbl

8% slidosperforados

1.000 bbl

0% slidosperforados

? bbl

M-I BAR

Agua

Componentes S lidos perforados (%) V (bbl)Lodo Inicial 8 1.000

Agua 0 ?ProductoLodoFinal 6 ?



CAPTULO

9

El objetivo final del balance de materiales por describir es la determinaci n delan lisis de s lidos. Se presentan dos casos: un sistema no densificado de aguadulce sin aceite y un sistema densificado que contiene sal y aceite.

Primero se describe el sistema no densificado. Los nicos componentes de estesistema son los S lidos de Baja Gravedad Espec fica (LGS) y el agua. A los efectosde los c lculos, todos los s lidos de baja gravedad espec fica tienen una densidadde 21,7 lb/gal (SG 2,6), a menos que se especifique otra. En ambos casos, elproducto considerado es el fluido de perforaci n. El diagrama para este ejemplo esun diagrama de dos componentes.LODO NO DENSIFICADOEl balance de materiales y la ecuaci n de vol menes son los siguientes:

VLodolLodo = VAgualAgua + VLGSlLGSVLodo = VAgua + VLGS

Donde:VLodo = Volumen de lodoVAgua = Volumen de aguaVLGS = Volumen de S lidos de Baja Gravedad Espec ficalLodo = Densidad del lodo o peso del lodolAgua = Densidad del agualLGS = Densidad de los S lidos de Baja Gravedad Espec fica

Se conoce la densidad del agua, de los s lidos de baja gravedad espec fica y dellodo. Si el volumen de lodo es de 100% y se conoce el peso del lodo, el volumende LGS puede ser determinado. Primero, se debe resolver el volumen de agua en laecuaci n de vol menes.

%VAgua = 100% %VLGSLuego, se puede sustituir esta ecuaci n en el balance de materiales.

100% lLodo = (100% %VLGS) lAgua + %VLGS lLGSResolviendo para obtener el porcentaje en volumen de s lidos de baja

gravedad espec fica, se obtiene la siguiente ecuaci n:(lLodo lAgua)%VLGS = 100% (lLGS lAgua)

An lisis de S lidos

333,3 bbl = (333,3 - VBarita) + VBarita333,3 x 12 = (333,3 - VBarita) x 8,345 + VBarita x 353.999,6 = 2.781,4 - 8,345VBarita + 35 VBarita3.999,6 - 2.781,4 = - 8,345 VBarita + 35 VBarita1.218,2 = 26,655 VBarita45,7 bbl = VBaritaSacos de barita requeridos: 45,7 bbl x 14,7 sacos/bbl = 671,79 672 sacosAgua requerida: 333.3 bblFinal - 45,7 bblBarita = 287,6 bblAguaPor lo tanto, para reducir el contenido de s lidos de 1.000 bbl (159 m3) de

lodo de 12,0 lb/gal (1,44 kg/l) de 8 a 6%, manteniendo el peso del lodo, lassiguientes cantidades son necesarias:

287,5 bbl (45,7 m3) de agua dulce672 sx (45,7 bbl o 30,5 mt) de M-I BAR


9


LODO NO DENSIFICADOProblema: Un lodo de agua dulce no densificado tiene una densidad de 9,2 lb/gal.

Determinar el porcentaje de s lidosde baja gravedad espec fica en elsistema.

(lLodo lAgua)%VLGS = 100 x (lLGS lAgua)(9,2 8,345)%VLGS = 100 x = 6,4%(21,7 8,345)

La ecuaci n tambi n es v lida para lasunidades m tricas. Si este lodo tiene unagravedad espec fica de 1,10, cu l es elporcentaje de s lidos de baja gravedadespec fica

(lLodo lAgua)%VLGS = 100 x (lLGS lAgua)(1,10 1,0)%VLGS = 100 x = 6,25%(2,6 1,0)

OBSERVACI N: Para un sistema no densificado, utilizar la ecuaci n que antecedeser m s preciso que realizar una prueba de retorta. LODO DENSIFICADOEl segundo caso se refiere a un sistemadensificado que contiene cloruro de sodio yaceite. Este balance de materiales constituyeuna de las evaluaciones de balance demateriales m s complicadas de la ingenier a defluidos de perforaci n.

Para este ejemplo se proporcionan lossiguientes datos:

Se puede realizar un an lisis de s lidos completo con esta informaci n.Etapa 1. Dibujar un diagrama de los componentes.Etapa 2. Determinar las variables conocidas e inc gnitas y calificar los

componentes. Usar la densidad apropiada para los HGS (s lidos de altagravedad espec fica), LGS (s lidos de baja gravedad espec fica) y el aceite.

Etapa 3. Escribir el balance de materiales y las ecuaciones de vol menes.VLodo lLodo = VHGS lHGS + VLGS lLGS + VSW lSW + VAceite lAceite

Peso de lodo 16,0 lb/galCloruros 50.000 mg/lAceite (%) 5 (7,0 lb/gal)Agua de retorta (%) 63Material densificante M-I BAR (35,0 lb/gal)

Figura 14: Diagrama del lodo densificado.

Aceite

Sal

Lododensificado16,0 lb/gal100%

Aguasalada

? lb/gal ? %

7 lb/gal 5%

50.000 mg/l

8,345 lb/gal63%

21,7 lb/gal ?%

35,0 lb/gal ?%

Agua

Slidos de bajagravedad esp.

M-I BAR

Componentes l (lb/gal) V (%)HGS 35,0 ?LGS 21,7 ?

Aceite 7,0 5%Sal ? ?

Agua 8,345 63%Producto

Lodo 16,0 100%

Figura 13: Diagrama de lodo no densificado.

Agua

Lodo nodensificado9,2 lb/gal100%

8,345 lb/gal? %

21,7 lb/gal? %

Slidosperforados



CAPTULO

9

VLodo = VHGS + VLGS + VSW + VAceite = 100%El volumen de agua salada no puede ser determinado directamente. La retorta

mide la cantidad de agua destilada en la muestra de lodo (VAgua). El volumen desal (VSal) puede ser calculado despu s de medir la concentraci n de cloruros delfiltrado (agua salada).El volumen de agua salada es igual al volumen de agua de la retorta m s el

volumen de sal calculado: VSW = VAgua + VSal

Las ecuaciones son modificadas para utilizar estas variables.VLodo lLodo = VHGS lHGS + VLGS lLGS + (VAgua + VSal) lSW + VAceite lAceiteVLodo = VHGS + VLGS + (VAgua + VSal) + VAceite = 100%Etapa 4. Desarrollar las ecuaciones correspondientes para resolver las

inc gnitas.La densidad del agua salada (PAS) puede ser calculada a partir de laconcentraci n de cloruros. La siguiente ecuaci n representa un ajuste de la curva

de densidad a concentraci n de cloruros para el cloruro de sodio.SGAS = 1+1,166 x 10 6 x (mg/l Cl ) 8,375 x 10 13 x (mg/l Cl )2 +1,338 x 10 18 x (mg/l Cl )3SGAS = 1+1,166 x 10 6 x (50.000) 8,375 x 10 13 x (50.000)2 +1,338 x 10 18 x (50.000)3 = 1,0564 kg/llAS (lb/gal) = 1,0564 x 8,345 = 8,82 lb/gal

El porcentaje en peso de cloruro de sodio del agua salada es calculado por lasiguiente expresi n:

mg/l Cl x 1,65% NaCl (wt) = SGAS x 10,00050,000 x 1,65% NaCl (wt) = = 7,81%1,0564 x 10.000

El porcentaje en volumen de sal del lodo (VSal) puede ser calculado a partir dela gravedad espec fica y el porcentaje en peso de cloruro de sodio del agua saladapuede ser determinado por la siguiente ecuaci n:

100VSal = VAgua 1[(SGAS (100 % NaCl (wt))) ]100VSal = 63% 1 = 1,.69%[(1,0564 (100 7,81)) ]

Esta concentraci n de sal suele ser indicada en libras por barril, usando lasiguiente conversi n:

mg/l Cl x 1,65 3,5NaCl (lb/bbl) = (VAgua + VSal) x x10.000 10050.000 x 1,65 3,5NaCl (lb/bbl) = (63 + 1,69) x x = 18,68 lb/bbl10.000 100

Etapa 5. Usar el balance de materiales y las ecuaciones de vol menes pararesolver las inc gnitas restantes.


9


VHGS y VLGS son las nicas inc gnitas restantes. Primero se resuelve la ecuaci nde vol menes para VLGS en t rminos de VHGS y despu s se sustituye estaecuaci n dentro de la ecuaci n del balance de materiales para obtener:VLodo lLodo = VHGS lHGS + VLGS lLGS + (VAgua + VSal) lAS + VAceite lAceiteVHGS lHGS = VLodo lLodo (100 VAgua VSal VAceite VHGS) lLGS(VAgua + VSal)lAS VAceite lAceite

100 lLodo (100 VAgua VSal VAceite) lLGS (VSal + VAgua) lAS VAceite lAceiteVHGS = lHGS lLGS

10 x 16 - (100 - 63 - 1,69 - 5 ) x 21,7 - (1,69 + 63) x 8,8 - 7 -5VHGS = = 25,41%( - 21,7 )Esta concentraci n es convertida en unidades lb/bbl, de la siguiente manera:

VHGSHGS = x lHGS10025,41%HGS (lb/bbl) = x (35 lb/gal x 42 gal/bbl) = 373,5 lb/bbl100

Luego se puede determinar VLGS usando la ecuaci n de vol menes:VLGS = 100% VAgua VSal VAceite VHGSVLGS = 100% 63% 1,69% 5% 25,41% = 4,9%

Esta concentraci n es convertida en unidades lb/bbl, de la siguiente manera:VLGSLGS = x lLGS100

4,9%LGS (lb/bbl) = x (21,7 lb/gal x 42 (gal/bbl)) = 44,7 lb/bbl100Se examina un resumen del an lisis de s lidos terminado para verificar los

vol menes y los pesos.

672,1lLodo (lb/gal) = = 16,0 lb/gal42La concentraci n de bentonita (VBENT) y s lidos perforados (VSP) puede serdeterminada si se conoce la Capacidad de Intercambio Cati nico (CEC) del lodo

y de los s lidos perforados (tal como se mida durante la Prueba de Azul deMetileno (MBT)).

Se considera que los VLGS se componen solamente de s lidos perforados ybentonita. La relaci n (F) entre la CEC de s lidos perforados y la CEC debentonita comercial es la fracci n de bentonita equivalente en los s lidosperforados. Si no se conoce la CEC, se usa un valor medio por defecto de 1/9 0,1111.

VLGS = VBENT + VSPMBT = VBENT + F x VSP

Volumen (%)VH20 63VACEITE 5VSAL 1,69VHGS 25,41VLGS 4,9

Total 100,0

Peso (lb/bbl)H2O [0,63 x 350] 220,5 Aceite [0,05 x 7 x 42] 14,7NaCl 18,7HGS 373,5LGS 44,7

Total 672,1



CAPTULO

9

Se resuelve la ecuaci n de vol menes para VSP, sustituy ndola en la segundaecuaci n la cual queda simplificada de la siguiente manera, en unidades lb/bbl:

MBT (F x LGS (lb/bbl))Bentonita (lb/bbl) = (1 F)Continuando con el ejemplo, si se usa una MBT para el lodo de 25 lb/bbl, una

MBT para los s lidos perforados de 19,5 meq/100 g, y si la CEC para la bentonitacomercial es de 65 meq/100 g:

19,5F = = 0,306525 (0,3 x 44,7)Bentonita (lb/bbl) = = 16,6 lb/bbl(1 0,3)

Esta concentraci n es convertida en porcentaje de la siguiente manera:bentonita (lb/bbl) 16,6VBENT = = = 1,82%9,1 9,1

El porcentaje y la concentraci n (lb/bbl) de s lidos perforados sondeterminados usando la ecuaci n de vol menes:VSP = VLGS VBENTVSP = 4,9 1,82 = 3,08%

S lidos perforados (lb/bbl) LGS (lb/bbl) bentonita (lb/bbl)S lidos perforados (lb/bbl) = 44,7 lb/bbl - 16,6 lb/bbl = 28,1 lb/bbl

Una medida que se usa para estimar la concentraci n de s lidos es la relaci nde s lidos perforados a bentonita:VSP DS (lb/bbl)Relaci n SP/bentonita = =VBENT bentonita (lb/bbl)

3,07% 28,1 (lb/bbl)Relaci n SP/bentonita = o = 1,691,82% 16,6 (lb/bbl)C lculo de S lidos en Salmueras ComplejasEl uso de sistemas de bajo contenido de s lidos o sistemas totalmente libres des lidos para perforar ciertas secciones de un pozo es cada vez m s com n. Laprincipal aplicaci n de estos sistemas es la perforaci n de la secci n deyacimiento donde un contenido de s lidos minimizado produce da os a laformaci n excepcionalmente bajos. La densidad de estos sistemas no se ajustacon s lidos, sino con salmueras pesadas, y normalmente s lo se agrega unapeque a cantidad de s lidos solubles (carbonato de calcio o sales degranulometr a determinada) para desarrollar un revoque fino por razones decontrol de filtrado.

OBSERVACI N: Las densidades indicadas en la tabla que antecede no deben usarse sinconsultar las tablas de salmuera para determinar los puntos de congelaci n y cristalizaci n.

Densidad M xima Densidad M ximaSalmuera (lb/gal) (kg/l)NaCl 10.0 1.20CaCl2 11.6 1.39CaCl2 /CaBr2 15.6 1.87KCl 9.6 1.16NaBr 12.6 1.51CaBr2 15.1 1.81ZnBr2 19.2 2.30NaCOOH 11.2 1.34KCOOH 13.0 1.56CsCOOH 19.5 2.34


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Los an lisis de s lidos descritos anteriormente no aplican cuando se determinael contenido de s lidos perforados de estos sistemas, debido a la complejidad delos sistemas de sal que usan sales diferentes al cloruro de sodio. Para calcular elcontenido de s lidos de un sistema de salmuera, es esencial determinar ladensidad correcta de la salmuera y el peso correcto del lodo. Esto parece sencillo,pero algunos sistemas de pol meros tienden a retener aire, lo cual hace que seadif cil determinar el peso correcto del lodo, incluso cuando se usa una balanzaelectr nica o una balanza de lodo presurizada.

OBSERVACI N: El siguiente c lculo del contenido de s lidos s lo aplica a sistemasque contienen LGS.ETAPA 1: PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL PESO DE LODO EN FLUIDOS DEALTA VISCOSIDAD CON AIRE RETENIDO.1) Colocar un matraz aforado calibrado de 100 ml en una balanza electr nica y

ajustarla a cero.2) Pesar 40 a 60 ml de fluido de perforaci n y registrar el resultado como Peso

del Fluido de Perforaci n (DF) .3) Llenar el matraz con agua desionizada hasta la marca de 100 ml y registrar el

resultado como Peso del Fluido de Perforaci n (DF) + Agua (W) . Arremolinarlentamente el matraz al llenarlo con agua para liberar el aire retenido en elfluido.

4) Calcular el peso del lodo de la siguiente manera:PesoFluido de Perforaci nlLodo (kg/l) = 100 PesoFluido de Perforaci n + Agua + PesoFluido de Perforaci n

Donde:ml (Agua) = g(Agua) = PesoFluido de Perforaci n + Agua PesoFluido de Perforaci nVolumenFluido de Perforaci n = 100 ml (agua)

ETAPA 2: PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DE LA SALMUERA.Captar por lo menos 10 ml de filtrado API. Usar una centr fuga de laboratoriopara separar los s lidos de la salmuera clara en caso de filtrado muy bajo. Si lacentr fuga no produce una salmuera clara, usar un filtro microporoso o tratar deflocular los pol meros aumentando el pH con cristales de NaOH antes de usar lacentr fuga. Si se recupera aproximadamente 10 ml de salmuera clara, usar unpicn metro (peque o matraz aforado graduado especial) y la balanza electr nicapara determinar la densidad de la salmuera.

PesoSalmueraDensidad de la salmuera = VolumenSalmueraPara calcular el contenido de LGS del fluido de perforaci n, usar el balance de

masas.(lLodo lSalmuera)VLGS = 100% (lLGS lSalmuera)

OBSERVACI N: Aplicar el balance de materiales si el sistema contiene fluidos noacuosos como los glicoles o el aceite.



CAPTULO

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Un registro permanente deber a ser realizado cada vez que un ingeniero de lodoejecuta un control del lodo. El trabajo del ingeniero de lodo es importante y susresponsabilidades son grandes. Los equipos de perforaci n y las operaciones deperforaci n son costosos. Las cuadrillas, los jefes de perforadores y la gerenciaconf an en el ingeniero de lodo para proporcionar la direcci n y el control delelemento m s importante de la operaci n de perforaci n el lodo de perforaci n. Encierta medida, cada compa a de servicios que tiene algo que ver con el pozo, desdela perforaci n inicial hasta la completaci n, necesita la ayuda del ingeniero de lodo yel reporte de lodo.

Estos reportes deber an ser preparados de la manera m s completa y m s precisaposible. Estos reportes constituyen no solamente un registro permanente de suservicio y responsabilidad ante la compa a, sino tambi n su contacto principal consu propia gerencia. Actualmente la mayor a de los equipos de perforaci n usanprogramas de computadoras para los reportes de lodo, pero a veces es necesario queel reporte de lodo sea llenado a mano (como se deben emitir cinco copias de estosreportes, se sugiere usar un bol grafo para llenarlos). Se proporcionan ejemplos deambos tipos al final de este cap tulo.DISTRIBUCI N DEL REPORTE DE LODO DIARIOLa primera copia del reporte de lodo diario debe ser entregada a la compa aoperadora. La segunda copia permanece en el equipo de perforaci n. La copian mero tres es entregada a su gerente de distrito, para ser subsiguientementearchivada en la oficina de la divisi n. La copia n mero cuatro es su copiapersonal y la copia n mero cinco es una copia extra. Si el operador deseaobtener una copia extra, usted puede entregarle la copia n mero cuatro yguardar la copia n mero cinco para sus archivos. Esta copia debe ser mantenidaen el archivo activo del ingeniero hasta que se termine el pozo, y luego sertransferida al archivo inactivo del ingeniero para ser archivada en regiones ocompa as . Por lo tanto, cuanto m s larga sea la estad a de un ingeniero en

una regi n determinada, m s valioso se har dicho ingeniero para su propiacompa a y para las compa as que operan en esta regi n.

Al usar programas de computadora, acu rdese de mantener en todo momentouna copia de seguridad de todos sus archivos, especialmente en el sitio delequipo de perforaci n donde la probabilidad de falla de las computadoras esbastante alta.

El Reporte de Lodo


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CAPTULO

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Unidades norteamericanas (l en lb/gal) Unidades m tricas (l en kg/l)Presi n P (psi) = TVD (ft) x lLodo x 0,052hidrost tica

Peso del lodo paramatar el pozo

Peso del lodo de fracturaci n

L mite de presi n P (psi) = TVDTub. Rev. (ft) x de fractura 0,052 x (lFracturaci n lLodo)Presi n Superficial P (psi) = TVDZapata Cem. Tub. Rev. (ft) x M xima Admisible 0,052 x (lFracturaci n lLodo)(MASP)F rmula de

densificaci n(general)

F rmula dedensificaci n(barita)

Volumen del Volumen (bbl) = lonitud (ft) x anchura (ft) x Volumen (m3) = longitud (m) x width (m) xtanque rectangular altura (ft) x 0,1781 altura (m)Aumento de volumen

LGS para lodo no densificadode agua dulce

Mezcla de lodos

Velocidad anular

Retorno (BU)

Balance de materiales

Balance de vol menesVolumen delpozo

Capacidad de la tuber a

Volumen anular

TVD (m) x lLodoP (psi) = 10,2

SIDPP* (bar) x 10,2 lLodo para matar (kg/l) = lLodo + TVD (m)

* SIDPP = Presi n de Cierre de la Tuber a de Perforaci n

SIDPP* (psi) lLodo para matar (lb/gal) = lLodo +0,052 x TVD (ft)

(ldeseada linicial)lb/gal barita = 1,470 (35,0 lb/gal ldeseada)

sacos de baritaVolumen (bbl) = 14,70

(lLodo lAgua)Vol % LGS = 100 (lLGS lAgua)

(VLodo1lLodo1 + VLodo2lLodo2)lFinal = (VLodo1 + VLodo2)VA (ft/min) =

caudal de la bomba (bbl/min) 24,5 x gpm=volumen anular (bbl/ft) Dh2 Dp2

BU (min) =volumen anular (bbl/ft) Dh2 Dp2=caudal de la bomba (bbl/min) 1.029 x bbl/min

nVtotalltotal = VComponenteslComponentes =l

V1l1 + V2l2 + V3l3 + +Vnlnn

Vtotal = VComponentes = V1 + V2 + V3 + +VnlIDPozo2 (in.)VPozo (bbl) = x L(ft)1.029

IDTuber a2 (in.)VTuber a (bbl) = x L(ft)1.029

DIPozo2 (in.) DEDS2 (in.)VEspacio Anular (bbl) = x L(ft)1.029

lFracturaci n (kg/l) = Presi n de p rdida (bar) x 10,2

lPrueba de p rdida de lodo + TVD (m)

TVDTub. Rev. (m)P (bar) = x (lFracturaci n lLodo)10,2

TVDZapata Cem. Tub. Rev. (m)P (bar) = x (lFracturaci n lLodo)10,2

kg/m3 material densificante = (ldeseada linicial)lMaterial Densificante x 1.000 (lMaterial Densificante ldeseada)

Va (m/min) =caudal de la bomba (l/min) l/min x 1,974=volumen anular (l/m) Dh2 Dp2

BU (min) =volumen anular (l/m) Dh2 Dp2=caudal de la bomba (l/min) 1,974 x l/min

nVtotalltotal = VComponenteslComponentes =l

V1l1 + V2l2 + V3l3 + +Vnlnn

Vtotal = VComponentes = V1 + V2 + V3 + +VnlIDPozo2 (mm)VPozo (m3) = x L(m)1.273.000IDPozo2 (in.)VPozo (m3) = x L(m)1.974

DITuber a2 (mm)VTuber a (m3) = x L(m)1.273.000DITuber a2 (in.)VTuber a (m3) = x L(m)1.974

DIPozo2 (mm) DEDS2 (mm)VEspacio Anular (m3) = x L(m)1.273.000DIPozo2 (in.) DEDS2 (in.)VEspacio Anular (m3) = x L(m)1.974

(ldeseada linicial)kg/m3 barita = 4.200 (4,2 kg/l ldeseada)

toneladas m tricas de baritaVolumen (m3) = 4,2

(lLodo lAgua)Vol % LGS = 100 (lLGS lAgua)

(VLodo1lLodo1 + VLodo2lLodo2)lFinal = (VLodo1 + VLodo2)

lFracturaci n (lb/gal) = Presi n de p rdida (psi)

lPrueba de p rdida de lodo + 0,052 x TVD (ft)

lb/gal material densificante = (ldeseada linicial)lMaterial Densificante x 42 (lMaterial Densificante ldeseada)


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Unidades norteamericanas (l en lb/gal) Unidades m tricas (l en kg/l)Caudal de la bomba (bomba triplex)

Tiempo de circulaci n

Carreras de carreras de circulaci n totales = circulaci n totales carreras de circulaci n totales = circulaci n totalescirculaci n tiempo (min) x velocidad de la bomba (stk/min) tiempo (min) x velocidad de la bomba (stk/min)

Retorno Carreras de retorno = tiempo del fondo a superficie Carreras de retorno = tiempo del fondo a superficie(carreras) tiempo (min) x velocidad de la bomba (stk/min) tiempo (min) x velocidad de la bomba (stk/min)

Circulaci n en el(tiempo)

Circulaci n en el Carreras de ciclo en el pozo = Carreras de ciclo en el pozo = (carreras) Tiempo de ciclo en el pozo (min) x Tiempo de ciclo en el pozo (min) x (stk/min)velocidad de la bomba (stk/min) velocidad de la bomba (stk/min)

Vcaudal de la bomba (bbl/stk) =DITub. Rev. Corta2 (in.) L (in.) x Rend (decimal)

4.116

VSistematiempo de circulaci n total (min) = Vcaudal de la bomba

Tiempo de ciclo en el pozo (min) =VPozo DesplazamientoDS

Vcaudal de la bomba

Vcaudal de la bomba (l/stk) =DITub. Rev. Corta2 (in.) L (in.) x Rend (decimal)

25,905Vcaudal de la bomba (l/stk) =

DITub. Rev. Corta2 (mm) L (mm) x Rend (decimal)424.333

VSistematiempo de circulaci n total (min) = Vcaudal de la bomba

Tiempo de ciclo en el pozo (min) =VPozo DesplazamientoDS

Vcaudal de la bomba

Tabla 9: Resumen de frmulas.

% volumen de sal = 100 x (1,0 bbl agua). Tabla 10: Cloruro de sodio. Propiedades basadas en 20 C y 100% de pureza.

Peso Densidad Densidad Cl Na+ NaCl Agua Pto. Crist. Actividad(%) (kg/l) (lb/gal) (mg/l) (mg/l) (lb/bbl) (bbl) ( F) del Agua

1 1,005 8,38 6.127 3.973 3,5 0,995 30,9 0,9942 1,013 8,44 12.254 7.946 7,1 0,992 29,9 0,9893 1,020 8,50 18.563 12.037 10,7 0,989 28,8 0,9834 1,027 8,56 24.932 16.168 14,4 0,986 27,7 0,9775 1,034 8,62 31.363 20.337 18,1 0,982 26,5 0,9706 1,041 8,68 37.914 24.586 21,9 0,979 25,3 0,9647 1,049 8,75 44.526 28.874 25,7 0,975 24,1 0,9578 1,056 8,81 51.260 33.240 29,6 0,971 22,9 0,9509 1,063 8,87 58.054 37.646 33,5 0,968 21,5 0,943

10 1,071 8,93 64.970 42.130 37,5 0,964 20,2 0,93511 1,078 8,99 71.946 46.654 41,5 0,960 18,8 0,92712 1,086 9,05 79.044 51.256 45,6 0,955 17,3 0,91913 1,093 9,12 86.202 55.898 49,7 0,951 15,7 0,91114 1,101 9,18 93.481 60.619 53,9 0,947 14,1 0,90215 1,109 9,24 100.882 65.418 58,2 0,942 12,4 0,89216 1,116 9,31 108.344 70.256 62,5 0,938 10,6 0,88317 1,124 9,37 115.927 75.173 66,9 0,933 8,7 0,87218 1,132 9,44 123.570 80.130 71,3 0,928 6,7 0,86219 1,140 9,51 131.396 85.204 75,8 0,923 4,6 0,85120 1,148 9,57 139.282 90.318 80,4 0,918 2,4 0,83921 1,156 9,64 147.229 95.471 84,9 0,913 0,0 0,82722 1,164 9,71 155.357 100.743 89,6 0,908 -2,5 0,81523 1,172 9,78 163.547 106.053 94,4 0,903 -5,2 0,80224 1,180 9,84 171.858 111.442 99,2 0,897 1,4 0,78825 1,189 9,91 180.290 116.910 104,0 0,892 14,7 0,77426 1,197 9,98 188.843 122.457 109,0 0,886 27,9 0,759

Tablas de Sal



CAPTULO

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Tabla 12: Mezclas de cloruros de sodio-calcio.

% volumen de sal = 100 x (1,0 bbl agua). Tabla 11: Cloruro de calcio. Propiedades basadas en 20 C y 100% de pureza.

Peso Densidad Densidad Cl Na+ NaCl Agua Pto. Crist. Actividad(%) (kg/l) (lb/gal) (mg/l) (mg/l) (lb/bbl) (bbl) ( F) del Agua

1 1,007 8,39 6.453 3.647 3,5 0,996 31,2 0,9942 1,015 8,46 12.969 7.331 7,1 0,995 30,4 0,9893 1,023 8,53 19.613 11.087 10,7 0,993 29,6 0,9854 1,032 8,60 26.385 14.915 14,5 0,990 28,7 0,9805 1,040 8,67 33.221 18.779 18,2 0,988 27,8 0,9756 1,049 8,75 40.185 22.715 22,0 0,986 26,7 0,9717 1,057 8,82 47.277 26.723 25,9 0,983 25,6 0,9658 1,066 8,89 54.496 30.804 29,9 0,981 24,3 0,9609 1,075 8,96 61.779 34.921 33,8 0,978 22,9 0,954

10 1,084 9,04 69.190 39.110 37,9 0,975 21,5 0,94811 1,092 9,11 76.793 43.407 42,1 0,972 19,9 0,94012 1,101 9,19 84.459 47.741 46,3 0,969 18,1 0,93213 1,111 9,26 92.253 52.147 50,5 0,966 16,3 0,92414 1,120 9,34 100.175 56.625 54,9 0,963 14,3 0,91415 1,129 9,42 108.225 61.175 59,3 0,960 12,2 0,90416 1,139 9,50 116.403 65.797 63,8 0,957 9,9 0,89217 1,148 9,58 124.708 70.492 68,3 0,953 7,4 0,88018 1,158 9,66 133.141 75.259 72,9 0,950 4,8 0,86719 1,168 9,74 141.766 80.134 77,7 0,946 1,9 0,85220 1,178 9,82 150.455 85.045 82,4 0,942 -0,9 0,83722 1,198 9,99 168.343 95.157 92,2 0,934 -7,1 0,80424 1,218 10,16 186.743 105.557 102,3 0,926 -13,5 0,76726 1,239 10,33 205.781 116.319 112,7 0,917 -21,5 0,72628 1,260 10,51 225.395 127.405 123,5 0,907 -31,2 0,68330 1,282 10,69 245.647 138.853 134,6 0,897 -47,7 0,63732 1,304 10,87 266.474 150.626 146,0 0,886 -19,5 0,59034 1,326 11,06 288.004 162.796 157,8 0,875 4,3 0,54136 1,349 11,25 310.237 175.363 170,0 0,863 24,1 0,49238 1,372 11,44 333.109 188.291 182,5 0,851 42,1 0,44340 1,396 11,64 356.683 201.617 195,4 0,837 55,9 0,395

Densidad Agua 100% NaCl 94 - 97% CaCl2 Pto. Crist. (lb/ga

Calculos de Ingenieria Manual MI

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