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Sartas de Perforacion - Perforacion Direccional 1

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Diseo de Sartas y Perforacin Direccional(Teora Diseo Clculos) Prep: Jairo C. Molero

SARTA DE PERFORACIN Sarta de PerforacinSon componentes metlicos armados secuencialmente que conforman el ensamblaje de fondo (BHA) y la tubera de perforacin, a fin de cumplir las siguientes funciones: Proporcionar peso sobre la mecha o barrena (PSM) Prueba de perforabilidad (Drill off test) Conducir del fluido en su ciclo de circulacin Darle verticalidad o direccionalidad al hoyo Proteger la tubera del pandeo y de la torsin Reducir patas de perro, llaveteros y escalonamiento Asegurar la bajada del revestidor Reducir dao por vibracin al equipo de perforacin Servir como herramienta complementaria de pesca Construir un hoyo en calibre Darle profundidad al pozoDiseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACIN Componentes:Barras botellas de perforacin (drill collars) Tubera de transicin (hevi-wate) Tubera de perforacin (drill pipe) Herramientas especiales Substitutos Cross-over Estabilizadores Martillos Motores de fondo Turbinas Camisas desviadas (bent housing) MWD / LWD Otras herramientas (cesta, ampliadores, etc)Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINTipos de Barras (DCs) de PerforacinBarra 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 o Broca de perforacin

Barra en espi ral con acanaladas

Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINTubera pesada (hevi-wate)

Definicin: Componente pri ncipal de peso intermedio, pared gruesa con conexiones similares a la tubera de perforaci n normal de manera de facilitar su manejo.

Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINTubera pesada

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

Fcil manejo en el equipo de perforaci n

Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINSubstitutosSubstituto de junta Kelly con protector Substituto de dimetro externo recto.

36

12 36Caja x espiga 36o 48

36

Definicin: Herramientas auxiliares que se utilizan para enlazar herramientas y tuberas que no son compatibles con el tipo de conexin

Caja x espiga

Caja x espiga

Espiga x espiga

Caja x caja

Substituto de seccin reducida

48

48

36 o 48 36 36

Caja x caja Caja x espiga Espiga x espiga

Espiga x caja

Caja x espiga

Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINEstabilizadoresCamisa reemplazable en el equipo de perforacin Patines Reemplazables RWP

Camisa integral

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

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SARTA DE PERFORACINMotor de desplazamiento positivo:

Definicin: Herramienta utilizada en el BHA a fin de incrementar las RPM en la broca

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SARTA DE PERFORACINTurbina de fondo

Definicin: Unidad de multi-etapas de alabes, la cual se utiliza para incrementar las RPM a nivel de la broca. Utilizado por por primera vez en la Unin Sovitica.

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SARTA DE PERFORACIN Propiedades mecnicas del BHA y Factores para un Diseo ptimoTodos los ensamblajes de fondo de pozo ejercen fuerzas laterales sobre la mecha que causan construccin o aumento del ngulo de inclinacin, cada o mantenimiento del mismo. Es por ello que los ensamblajes de fondo se pueden utilizar para el control de la desviacin de un pozo La seleccin de un ensamblaje de fondo ptimo debe partir por conocer las dimensiones y propiedades mecnicas de todos los componentes de la sarta, especialmente los primeros 300 pies desde la mecha A continuacin, un resumen de las distintas teoras que estudian el Comportamiento Fsico de los Ensamblajes de Fondo, as como algunos de los Factores que intervienen en el Diseo ptimo de un BHADiseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINDimetro del hoyo til Lubinsky y Woods:Ecuacin: DHU = DM + DMB 2

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

Segn Robert Hoch: Diam. Min. Barras = 2 Di am. Coup. Rev. Diam. Mecha Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINLongitud de las barras (botellas drill collars)PS-PSM PS-PSM

Mtodos: Factor de flotacin Ley de Arqumedes Fuerza Areal

PSM PSMPB (B)

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SARTA DE PERFORACINMtodo: Factor de Flotaci n Consideraciones para el Diseo:

Zona en tensin

Tubera de perforacin

Configuracin Estndar: Barras y tubera de perforacin

15%

P.N

Zona en compresin

85%

Barras

NB

Pozos Vertical es: PSM x 1,15F f x WB x LB

Pozos Direccionales:

NB

PSM x 1,15 F f x WB x LB x Cos

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SARTA DE PERFORACINMtodo: Factor de Flotaci n Consideraciones para el Diseo:Tubera de perforacin Zona en tensin

Tubera de transicin (Hevi-wate) 5-10% P.N

Zona en compresin

Configuracin de barras, tubera de transicin y tubera de perforacin. Punto neutro en las barrasPSM x FS F f x WB x LB x Cos

90-95%

Barras

NB

, FS 1,05 1,1

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SARTA DE PERFORACINMtodo: Factor de Flotaci n Consideraciones para el Diseo: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 los Hevi-Wate

Zona en compresin

Barras 80-85%

LHW

PMS x FS F f x Cos

WB x LTB

1 WHW

Fs : 1,15 1,20

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SARTA DE PERFORACINTorque de apriete:Referencia API para gar antizar el sello efectivo al momento de r ealizar una conexin y evi tar lavado en las mismas

Conexin Tipo (pulg)5 3/4 6 1/4 6 6 1/2

Torque de apriete mnimo lbs-pies Dimetro interno de las barras (pulg) 1 3/ 4*20,895 *26,453 27,300 27,300

2

2 1/4

2 1/2

2

API

NC 44

*20,895 *20,895 *20,895 18,161 25,510 23.493 21,257 18,161 25,510 23,493 21,257 18,161 25,510 23.493 21,257 18,161

Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACIN

Tubera pesada en perforacin direccional Consideraciones para el DiseoSu diseo produce menos rea de contacto con la pared del hoyo y esto ti ene como ventajas: Menor torsin. Menor posi bilidad de atascami ento. Menor arrastre vertical. Mejor control de la direccin.

Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINTubera pesada en perforacin vertical Consideraciones para el Diseo Se pueden utilizar para reemplazar parte de las barras y reducir la carga en el gancho, e n formaciones blandas. Se puede aplicar peso sobre la mecha en pozos hasta 4 pulgadas ms grande que las conexiones Ej: TP: 5, 19,5 lbs/pie - Dimetro del TJ: 6 5/8 Dhoyo 4 + 6 5/8 = 10 5/8

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SARTA DE PERFORACINTubera pesada: Longitud requerida de acuerdo al tipo de pozo Consideraciones para el Diseo Pozos verticales: 18 a 21 tubos

Pozos direccionales: 30 ms tubosEl uso de la Tubera pesada estar asociada con el clculo previo de la Relacin de Rigidez o tambin conocida como Momento de l as Secciones (SMR ) Se ha demostrado que el valor de SMR debe ser menor de 5,5, caso contrario se necesitar una tubera de transicin (Hevi-Wate) (3,5 form. severas) Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACINEstabilizadores: Funciones Gener alesControlan la desviacin, aumentan l a tasa de penetracin y mantienen la rotacin de la mecha alrededor del eje de la sarta. Resultado: Mayor vi da til de la mecha Controlan la centralizacin y reducen los problemas asoci ados a la dinmica de la sar ta. Evitan cambios bruscos de la i nclinacin del pozo. BHA sin estabilizadores y for macin sin Buzamiento genera un hoyo en for ma de espiral BHA sin estabilizadores y formaci n con Buzamiento genera un hoyo en forma escal onada Diseo de Sartas de Perforac in

SARTA DE PERFORACIN Optimizacin de los Factores MecnicosConocidas las diferentes formaciones a penetrar, es necesario considerar los factores mecnicos que permitan optimizar la velocidad de penetracin (ROP). Dichos factores mecnicos son: Peso sobre la mecha o barrena (P.S.M) Revoluciones por minuto (R.P.M) Las variables involucradas para seleccionar los factores mecnicos son: Esfuerzo de la matriz de la roca Tamao y tipo de mecha Tipo de pozo Tipo de herramientas de fondo

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SARTA DE PERFORACINPrueba de PerforabilidadLa Prueba de Perforabilidad es un mecanismo que nos permite las bsqueda de nuevos valores de Peso sobre la mecha (PSM) y Revoluciones por minuto (RPM) durante la perforacin de un pozo con el fin de obtener un incremento en la Tasa o Rata de Penetracin (ROP) o sea de mejorar la eficiencia de penetracin en un pozo Para su aplicabilidad se deben tener ciertas condiciones que favorezcan la prueba y no retarde su aplicacin, entre otras: Valores de ROP no muy bajos Intervalo a perforar homogneo No existencia de un alto diferencial entre el gradiente del fluido y el gradiente de la formacin Diseo de Sartas de Perforac in

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

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