Curso hidraulica

LA BOMBA DE LODOS ES EL CORAZON DEL SISTEMA HIDRAULICO.

CIRCUITO DEL SISTEMA CIRCULATORIO.

1. Dentro del tubo vertical2. Dentro de la manguera3. A través de la unión giratoria4. A través del kelly5. Dentro de la sarta6. Dentro de los lastrabarrenas7. Toberas de la barrena 8. Exterior de los lastrabarrenas9. Exterior de la sarta de trabajo

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6

7

8

9BOMBA

DE

LODOS

Q= 0.0386 (D² x L ) x Ef.(%)

Donde:

Q= Gasto en litros por embolada (lpe)

D = Diametro de la camisa en pulgadas (pg)

L = Longitud o carrera de la camisa en (pg)

Ef = Eficiencia volumétrica en (90%)

0.0386 = Constante

GASTO DE BOMBAS DE LODO TRIPLEX DE ACCIÓN SIMPLE CONSIDERANDO UN 90% DE EFICIENCIA VOLUMETRICA


Q= 0.0386 x D² x L x Ef %

Sustituyendo valores

Q= 0.0386 (8² x 14 )

Q= 0.0386 (64x 14 )

Q= 0.0386 (896 )

Q= 34.59 litros/embolada al 100%

Q= 34.59 x 0.90 = 31.13 litros/embolada al 90%

Q= 0.0102 (D² x L ) Ef %

Donde:

Q= Gasto en galones por embolada (gpe)

D = Diametro de la camisa en pulgadas (pg)

L = Longitud o carrera de la camisa en (pg)

Ef = Eficiencia volumétrica %

0.0102 = Constante


Gasto de bombas de lodo triplex de acción simple

Q= 0.0102 X D² X L


Q= 0.0102 (8² x 14 )

Q= 0.0102 (64x 14 )

Q= 0.0102 (896 )

Q= 9.13 Galones/embolada al 100%

Q= 9.13 x 0.90 = 8.22 Galones/embolada al 90%

Diametro de camisa

(PG)

Carrera de la

camisa

(PG)

Gasto

GPE

100%

Gasto

GPE

90%

Gasto

LPE

100%

Gasto

LPE

90%

8 14 9.14 8.22 34.59 31.13

7 12 5.99 5.39 22.69 20.42

6 10 3.67 3.30 13.89 12.50

5 1/2 9 1/4 2.85 2.56 10.80 9.72

Para obtener el gasto por minuto

Multiplicar el gasto por embolada por las emboladas por minuto.

Ejemplo. 8.22 gpe x 100 epm = 822 gpm

Ejemplo. 31.13 gpe x 100 epm = 3,113 lpm

Tiempo de atraso es el tiempo en circular el fluido del espacio anular de la barrena a la superficie.Ejemplo:Volumen del espacio anular = 172,640 ltsVolumen del interior de tp = 36,817 lts Volumen total del pozo = 648,835 lts

Ta = Volumen del espacio anular (lts)

Gasto de la bomba en (lt/min.)

Gasto de la bomba = 3,111 (lt/min.)

Ta = 172,640 (lts)

3,111 (lt/min.) = 55 min.

Tiempo de ciclo es el tiempo en circular el fluido del interior de la sarta y del espacio anular.( Volumen total del pozo)

Ejemplo:Volumen del espacio anular = 172,640 ltsVolumen del interior de tp = 36,817 lts Volumen total del pozo = 209,457 lts

Ciclo = Vol. espacio anular + vol. Interior (lts)

Gasto de la bomba en (lt/min.)

Gasto de la bomba = 3,111 (lt/min.)

172,640 + 36,817 (lts)

3,111 (lt/min.) = 67.3 min. Ciclo =

209,457 (lts)

3,111 (lt/min.)

Velocidad anular es la velocidad con la que viajan los fluidos a la superficie .

Formula:

Donde:

Va = Velocidad anular en pies/minuto

24.5= Constante

Q = gasto de la bomba en galones/minuto

D² = Diámetro del agujero en pg.

d² = Diametro exterior de la tp o lastrabarrenas en pg.

Va = 24.5 x Q

D² - d²= Pies/minuto

Calculo de la velocidad anular en agujero de 17 ½” y tuberia de perforacion de 5”, teniendo un gasto de bomba de 700 galones/minuto.


Va = 24.5 x Q

D² - d²= Pies/minuto

Va = 24.5 x 700

17.5 ² - 5 ²= Pies/minuto

Va = 17,150

306.25 - 25 = Pies/minuto

Va = 17,150

281.25 = 60.97 Pies/minuto

CRITERIO HIDRAULICO GASTO ADECUADO PARA PERFORAR

En las operaciones de perforación de los pozos petroleros, la limpieza y el máximo caballaje en la barrena, son factores importantes para lograr una mayor velocidad de penetración en la barrena.

Por ello es importante emplear la potencia óptima de la bomba y eso lo lograremos conociendo los componentes del equipo superficial.

El elemento principal de la hidráulica son: las bombas de lodo, si estas no cumplen con la eficiencia requerida, la hidráulica aplicada no va a funcionar.

Es por esto que desde que se diseña la perforación de un pozo, también se diseña la potencia hidráulica en la barrena, en (HP), con el propósito de mejorar la limpieza del fondo del agujero y en consecuencia mejorar la velocidad de penetración.

LOS PARÁMETROS MÁS USUALES PARA EL DISEÑO SON:

Gasto óptimo o máximo para la barrena.

Índice de energía hidráulica en la barrena (IEHP).

Presión en las toberas.

Gastos y valores de limpieza para acarreo de los recortes.

Mínimo: 30 galones por pulgada de diámetro de la barrena Optimo: 40 galones por pulgada de diámetro de la barrena. Máximo: 60 galones por pulgada de diámetro de la barrena.

Ejemplo:

Barrena Triconica de 17 1/2” con 3 tob de ½”

Q = 17.5 pg x 40 gl = 700 Galones/minuto

Indice de energía hidráulica en la barrena (IEHP).- Por estadística de campo, en agujeros mayores de 12¼” el índice de energía HP en la barrena será mas bajo y en agujeros menores de 12½, el índice de energía mejora.

Como mínimo deberá de haber 2.5 IEHP en la barrena cumpliéndose este valor todos los parámetros que componen la hidráulica aplicada se cumplirán en forma aceptable.

Como máximo 5 IEHP en la barrena se estará optimizando la hidráulica aplicada.

CALCULAR EL GASTO REQUERIDO PARA UNA BARRENA TRICONICA DE 17 ½” CON UN GASTO DE 40 GALONES/PULGADA DE DIAMETRO

FORMULA PARA CALCULAR EL INDICE DE ENERGIA HIDRAULICA.

ΔP x Q IEHP = = H.P.

1714 x Área Agujero

= Caída de presión en las toberas.= gasto de la bomba en galones/minuto= Constante

= Caballos de fuerza

ΔP

Q

1714

H.P.

Donde:

CALCULA EL ÍNDICE DE ENERGÍA HIDRÁULICO CON LA BARRENA Y EL GASTO DEL EJEMPLO ANTERIOR.

1º.- Sacar el area de toberas:

A. tob. = .7854 x (D)2 x 3 = pg2


A. tob. = .7854 x (15/32)2 x 3 = pg2

A. tob. = .7854 x (.469)2 x 3 = pg2

A. tob. = .7854 x .220 x 3 = .518 pg2

2º.- Sacar el área del agujero:

A. agujero = .7854 x (D)2 = pg2

A. agujero = .7854 x (17.5)2 = pg2

A. agujero = .7854 x 306.25 = 240.5 pg2

1. 54 gr/cc x 8.33 = 12.83 lbs/gal

3º.- Convertir de gr/cc a lbs/gal.

4º.- Calcular las caídas de presión en las toberas

ΔP = Den. x Q2

10858 x A. tob.2 =

Densidad del lodo en lb/gl.

Donde:

DEN. =

Q = Gasto de la bomba en galones por minuto

10858 = Constante

PSI = Libras por pulgada cuadrada


ΔP =

10858 x (.518pg)2

12.83 lbs/gal. x (700 Gal.)2

12.83 lbs/gal. x 490,000

10858 x .268

2913.46

ΔP =

ΔP =

6,286,700= 2158 PSI

FORMULA PARA CALCULAR EL INDICE DE ENERGIA HIDRAULICA.

ΔP x Q IEHP = = H.P.

1714 x Área Agujero

= Caída de presión en las toberas.= gasto de la bomba en galones/minuto= Constante

= Caballos de fuerza

ΔP

Q

1714

H.P.

Donde:

2158 PSI x 700GPM IEHP = = H.P.

1714 x 240.5 PG2


1,510600 IEHP = = 3.66 HP

412,217

CAIDAS DE PRESION EN LAS TOBERAS

Sustituyendo valores:

ΔPtob = Dl X Q ²

10,858 (A t)²

ΔPtob = 10.16 X 700 ²

10,858 (0.5177)²

ΔPtob = 10.16 X 490000

10,858 (0.2680)

ΔPtob = 4978400

2910= 1710 lb/pg²

ΔPtob = 1710 x 0.0703 = 120 kg/cm²

RESUMENΔPtp = 37 kg/cm²ΔPHW = 12 kg/cm²ΔPlb = 14 kg/cm²Δptob = 120 kg/cm²ΔP = 183 kg/cm²Δpa = 2 kg/cm²ΔP = 185 kg/cm² ΔP = 2,631 lb/pg²

Una regla de la hidráulica optimizada dice que el 65% de las caídas de presión en la sarta deberá estar en las toberas de la barrena. ΔPtob = 120 /183

= 0.655 x 100 = 65.5% = 65%

1-PRESION HIDROSTATICA:

El termino de presión hidrostática se deriva de las palabras siguientes.

HYDRO. Palabra griega que significa fluido, la cual esta asociada con el agua dulce, agua salada o aceite.

ESTATICA. Significa que el fluido no esta en movimiento.

Presion hidrostática es la presion ejercida por una columna de fluido sobre una superficie en condiciones estáticas.

PRESION HIDROSTATICA

Formula: PH = D x P

10

Donde:

PH = Presion hidrostática en Kg/cm²D = Densidad del fluido en gr/cm³

P = Profundidad del pozo en m.

10 = Constante

Ejemplo:

Cual seria la presión hidrostática de un fluido con densidad de 1.30 gr/cm³ a una profundidad de 3,000 m.

PH = 1.30 x 3000

10= 390 Kg/cm² =

3900

10

2- PROFUNDIDAD DE UNA PRESION HIDROSTATICA

Formula: P = Ph X 10

D

P = 390 X 10

1.30= 3000 m. =

3900

1.30

3- DENSIDAD DE UNA PRESION HIDROSTATICA

Formula: D = Ph X 10

P

P = 390 X 10

3000= 1.30 gr/cm³ =

3900

3000

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