Capitulo VII.- Matematica Aplicada a Terminacion

Matemticas Aplicada En Completacin De Pozos

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TEXTO DE CONSULTA

Matemticas Aplicada En

Completacin De Pozos La completacin de un pozo representa la concrecin de muchos estudios

que, aunque realizados por separado, convergen en un mismo objetivo: la

obtencin de hidrocarburos.

Celestino Arenas Martinez MBA

CAPITULO VII


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Tabla de contenido

1. INTRODUCCION.- ......................................................................................................................... 3

2. CLCULOS: ................................................................................................................................... 3

2.1. rea ......................................................................................................................................... 3

2.2. Volumen .................................................................................................................................. 7

2.3. Capacidad Volumtrica ......................................................................................................... 10

2.4. Presin ................................................................................................................................... 14

2.5. Fuerza .................................................................................................................................... 16

3. Esfuerzos Aplicados Sobre la Empacadura ................................................................................ 19

3.1. ANALISIS DE EVENTOS POSTERIORES .................................................................................... 20

3.2. OBTURADORES DE TENSIN RECUPERABLES DE AGARRE SENCILLO ................................... 20

3.3. OBTURADORES RECUPERABLES DE COMPRTESION DE AGRRTE SENCILLO .......................... 25

4. ESFUERZOS APLICADOS EN LA TUBERIA DE COMPLETACIN ................................................... 32

4.1. Obturadores con Unidades Sellantes .................................................................................... 32

4.2. Conjunto de Sellos.- .............................................................................................................. 38

4.3. Anclas de Tuberas.- .............................................................................................................. 41

5. Efectos de tuberas .................................................................................................................... 44

5.1. Tipos de efectos de las tuberas ............................................................................................ 45

6. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.- ............................................................................................... 51


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MATEMTICAS APLICADAS EN COMPLETACIN DE POZOS

1. INTRODUCCION.-

Se entiende por completacin o terminacin al conjunto de trabajos que se

realizan en un pozo despus de la perforacin o durante la reparacin, para

dejarlos en condiciones de producir eficientemente los fluidos de la formacin

destinarlos a otros usos, como inyeccin de agua o gas. Los trabajos pueden

incluir el revestimiento del intervalo productor con tubera lisa o ranurada, la

realizacin de empaques con grava o el caoneo del revestidor y finalmente la

instalacin de la tubera de produccin.

Tambin se define la completacin como las actividades que se efectan,

posteriores a la perforacin del hoyo principal hasta que se coloca el pozo en

produccin.

2. CLCULOS:

2.1. rea

2.1.1. Definicin de rea

El rea es el tamao de la superficie dentro de un borde definido.

El borde puede ser cuadrado, rectangular, circular o de cualquier

forma cerrado.

En las operaciones con herramientas de subsuelo, la habilidad de

calcular las reas correctamente y de utilizar estos clculos

diariamente durante las instalaciones o durante la preparacin de

propuestas conduce a un mejor entendimiento de las herramientas

y sus aplicaciones.

2.1.2. rea de un Crculo

Se determina el rea de cualquier crculo multiplicando el nmero

por el dimetro del crculo al cuadrado y dividido entre 4, o sea:


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Donde lo redondeamos a 3.1416 para los clculos.

La tubera, revestidores y obturadores tienen forma circular y reas

diferentes.

Si dividimos obtendremos y la formula queda:

Ejemplo #1

Calcular el rea de un crculo con un dimetro de 2,875 pulg.

Ejemplo #2

Calcular el rea de un circulo con un dimetro de 3.5 pulg.

2.1.3. rea de la Seccin Transversal

El rea de la seccin transversal es el rea entre dos crculos. La

frmula para calcular el rea transversal es multiplicada por la

cantidad de dimetro externo al cuadrado menos dimetro interior

al cuadrado todo dividido entre 4:


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Los crculos pueden representar el espesor de pared de la tubera o

del revestidor, el rea entre dos anillos de sello, o el rea entre la

tubera y el revestidor.

Cuando se calcula un rea transversal, primero hay que elevar al

cuadrado el dimetro, luego restarlos para obtener la diferencia.

Para determinar el efecto de flotacin sobre un tubo abierto

introducido en un pozo lleno de lquidos, tenemos que calcular el

rea de la seccin transversal. Los tubos de paredes ms gruesas

tienen una mayor rea transversal que los tubos de paredes

delgadas.

Ejemplo #3

Calcular el rea transversal de un tubo de revestimiento de 5 pulg. Con un

dimetro interior de 4.276 pulg.

Ejemplo #4

Calcule el rea transversal de un tubo de revestimiento de 7 pulg.26

lbs/pie con un dimetro interior de 6.276 pulg.

2.1.4. rea Anular

El rea anular es la diferencia entre el rea del dimetro interior del

revestidor y el rea del dimetro exterior de la tubera. En los


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pozos no revestidos, el rea anular es la diferencia entre las reas

del hoyo abierto y la tubera de perforacin o revestimiento.

Para calcular el rea anular entre la tubera y el revestidor, se calcula

el rea del dimetro interior del revestidor y luego se resta el area del

dimetro exterior de la tubera.

)

Puede ser expresado usando los dimetros:

Reemplazando

Ejemplo #5

Calcule el rea anular entre un revestidor de 7 pulgadas 20 lbs/pie. Con un

dimetro interior de 6.456 pulgadas y un tubo de 2 7/8:

Ejemplo #6

Calcule el rea anular entre un revestidor de 7 pulgadas 23 lbs/pie con un

dimetro interior de 6.366 pulgadas y un tubo de 3-1/2


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Cuando hay dos o ms sartas de tubera dentro del revestidor, se obtiene el

rea anular restando el total de las reas de tuberas del rea del dimetro

interior del revestidor, expresada as:

Ejemplo #7

Calcule el rea anular de un revestimiento de 7 pulgadas 23 lbs/pie con un

dimetro interior de 6.366 pulgadas con una sarta de tubera de 2 3/8 y la

otra de 2 7/8

El rea anular ente las dos sartas de tubera y el revestidor de 20.91

pulgadas al cuadrado.

2.2. Volumen

2.2.1. Definicin de Volumen

El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo la cual

posee tres dimensiones, alto, ancho y largo.

Segn el sistema internacional de unidades, el volumen es

representado por el metro cbico.

En diferentes momentos hay que calcular varios volmenes de

tanques, tuberas, revestidores o pozos no revestidos.

Se calcula el volumen tomando el rea y multiplicando por la altura


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Base

Altura

2.2.2. Volumen de un Rectngulo

Para determinar el volumen de un tanque rectangular, los clculos

estn basados en el rea de un rectngulo multiplicado por la

altura del rectngulo:

Altura

Ancho

Longitud


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Ejemplo#8

Calcule el volumen de un tanque de 25 pies de largo, 8 pies de ancho y 6

pies de alto.

2.2.3. Volumen de un Cilindro

Para calcular el volumen de un cilindro, se multiplica el rea de la base

por la altura del cilindro:

Reemplazamos por:

Ejemplo#9

Calcule el volumen de un cilindro con un dimetro de 16 pies y una altura

de 22 pies.

Ejemplo#10

Calcule el volumen de un cilindro con un dimetro de 10 pies y una altura

de 5 pies.


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2.2.4. Volumen Anular

El volumen anular es la diferencia en el volumen de un cilindro

grande y otro pequeo, la frmula para el volumen anular es:

Ejemplo #11

Calcule el volumen anular entre dos cilindros de 28 pies de altura. El

cilindro grande tiene un dimetro de 7.5 pulg y el pequeo es de 3.75

pies.

Ejemple#12

Calcule el volumen anular entre dos cilindros de 10 pies de altura. El

cilindro grande tiene in dimetro de 5 pies y el pequeo es de 2 pies.

2.3. Capacidad Volumtrica La capacidad y el volumen son trminos equivalentes, pero no iguales,

se define la capacidad de un recipiente como la Propiedad de una cosa

de contener otras dentro de ciertos lmites la capacidad se refiere al


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volumen de espacio vaco de alguna cosa que es suficiente para

contener a otra u otras cosas.

La capacidad volumtrica en la ingeniera es el nmero de barriles de

fluidos contenidos en un pie lineal de tubera. Multiplicar este nmero por

la longitud de la tubera en pies para obtener la capacidad total.

Ejemplo#13

Datos:

Tubera de 2-7/810.7 lb/pie PH-6 Hydril (DI= 2.091)

Revestidor de 7 38#

Profundidad del obturador = 18500 pies.

Profundidad hasta las perforaciones = 18700 pies.

2.3.1. Capacidad de la tubera.

1 Barril = 9702 pulg. Cubicas, entonces la capacidad de la

tubera es:


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Usando el mismo mtodo para el revestidor, se obtiene lo siguiente:

0.0340 barriles por pie lineal.

Los datos usados, para calcular la capacidad volumtrica se pueden obtener de

tablas de ingenieras de diferentes manuales hechas por fabricantes. Los datos

estn presentados en una variedad de formatos y unidades para su conveniencia

en los clculos.

Ejemplo#14

Datos:

Tubera de 2-3/84.60 lb/pie hasta el obtudor

1200 pies hasta el obturador

1600 pies hasta las perforaciones

Revestidor de 5-1/220 lb/pie debajo del obturador

Calcular el volumen desplazado hasta las perforaciones

De tabla de ingeniera:


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Tubera: 0.00387 bbl/pie lin.

Revestidor: 0.0222 bbl/pie lin.

Capacidad de la tubera= 12500*0.0387

Capacidad de la tubera= 48.38 barriles.

Capacidad del revestidor=(12600-12500)*0.0222

Capacidad del revestidor=2.22 barriles.

Desplazamiento=48.38+2.22=50.6 barriles.

2.3.2. Capacidad anular

Es el nmero de barriles de fluidos contenido en un pie lineal entre

una o ms sartas de tuberas y el revestidor. Multiplicar este

nmero por la longitud de la tubera en pies para obtener la

capacidad anular.

Ejemplo#15

o Tubera de 2-3/84.70 lb/pie hasta el revestidor

o 5600 pies hasta el revestidor

o Resvestidor de 5-1/215.5 lb/pie Di:4.95

Calcular el volumen anular entre dos tuberas

Capacidad anular=(rea anular)*(altura)

Capacidad anular=(14.807 )*(1 /144 )(5600


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Capacidad anular= 575.8 pies cbicos.

Capacidad anular en barriles=575.8*0.1781bbl

Capacidad anular en barriles=102.6 bbl.

2.4. Presin

2.4.1. Definicin de presin

Se define como la cantidad de fuerza ejercida en una unidad de rea. E

Por ejemplo 10 libras de peso sobre una superficie de una pulgada

cuadrada producir una presin de 10 psi(lb/ )

2.4.2. Presin aplicada

Es presin ejercida sobre el sistema por una fuente externa. La

presin aplicada a la superficie de un fluido es uniforme a travs de

toda la columna de fluido. La presin aplicada en la parte superior

de pozo ser igual a la presin al fondo de pozo y en formacin

siempre que no haya flujo.

Los fluidos en movimientos crean una prdida de presin debido a

la friccin que tiene que ser restada de la presin aplicada para

obtener la presin actual en el fondo de pozo. El clculo de presin

de friccin es una tcnica compleja ya que depende de la reologa

del fluido, la tasa de bombeo y las dimensiones de la tubera y del

pozo.

Ejemplo.- Una bomba normalmente se obtiene la presin aplicada

de un medidor de presin montado en un multiple o en la bomba.

La presin hidrosttica es la presin creada por el peso de una

columna de fluido.

2.4.3. Presin Hidrosttica


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Es la creada por cualquier columna de fluido. En la industria

petrolera se trata de pesos o densidades de fluidos en unidades de

libras por galn (pounds per galn o ppg)

Para calcular la presin hidrosttica, se puede usar la siguiente

frmula:

El valor 0.052 es el valor de psi/pie de un fluido con una densidad de

1 ppg. Las tabla pueden indicar el valor psi/ft (psi/pie) de un fluido.

Se multiplica este valor por una profundidad para obtener la

profundidad hidrosttica a esta profundidad.

Ejemplo#16

Datos:

Peso del Lodo: 12.2 ppg

Profundidades de las Perforaciones: 8400 pies.

Presin Superficie: 1500 psi

Suponiendo que la prdida de friccin es mnima, calcular la presin

de superficie y en las perforaciones.


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2.4.4. Gravedad especifica

Se define gravedad especifica como la densidad de un fluido

dividida entre la densidad de agua bajo las mismas condiciones.

Ejemplo.

Si sabemos que el agua tiene una densidad de 8.333 libras por

galn y un gradiente de fluido de 0.4333 psi/pie y nos informan de

que el un fluido de terminacin tiene una gravedad especifica de

1.5 entonces sabemos que pesa y que tiene

una gradiente de fluido de

Entonces la gravedad especfica se relaciona con los API a travs

de la ecuacin

2.5. Fuerza Es la cantidad de empuje aplicada a un objeto existe una relacin directa

entre la fuerza, el rea y la presion expresada mediante la frmula:

DONDE:

F= fuerza (libras)

P= presin (psi)

A= rea (

Ejemplo#17

Calcular la fuerza

Datos:

Dimetro del tapn OD: 4.562

Presin del pozo: 5.000 lppc.

Calcular el rea:


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Calcular la fuerza:

2.5.1. Fuerza de flotacin

2.5.1.1. Efecto de flotacin

Se define como la tendencia a flotar de un objeto

sumergido en un fluido. Un objeto flota cuando la presin

creada en el fluido acta sobre el rea del objeto.

Ejemplo

Un bloque de madera flotara si la fuerza de flotacin del

agua es superior al peso de la madera. A medida que el

bloque de madera asciende en el agua, el vlumen de

madera sobre el agua ya no est afectado por flotacin y la

madera alcanza un punto de balance. Cuando el objeto

sumergido pesa ms que la fuerza flotante, el objeto

permanecer sumergido pero pesara menos.

Tomamos el ejemplo de una piedra grande en el fondo del

mismo envase con agua. Si levantamos la piedra dentro del

encase el peso ser menor, pero al salirse del agua pesa

ms. El peso de la piedra podra elevarse tanto que no

podramos transportarlo.

La fuerza flotante es igual al peso del lquido desplazado

por el objetivo sumergido.

Ejemplo


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Una piedra que pesa 164 libras cin un volumen de de 1 pie

cubico desplaza 1 pie cubico de agua dulce, es decir

62libras. El peso de la piedra en agua dulce seria de 164-

62=102 libras

En el pozo petrolero, la sarta de tubera es afectada por la

flotacin debido al fluido en el pozo. En lugar de calcular el

volumen desplazado por la tubera para determinar la

fuerza de flotacin, podemos aproximar la fuerza de

boyante considerando que toda la fuerza esta presente

sobre el extremo inferior de la tubera empujado sobre el

rea transversal de la pared.

Esta fuerza flotante siempre acta hacia arriba, reduciendo

el peso de la sarta y la lectura del indicador de peso. Para

calcular correctamente el efecto de flotacin sobre el peso

de la tubera en lquido, se debe calcular primero el peso de

la sarta en aire y despus restar la fuerza flotante, para

obtener el peso flotante de la sarta de tubera.

2.5.1.2. Fuerza de flotacin al revestimiento: pesando el

revestidor

Para determinar el peso sobre el gancho de diferentes

sartas de tubera el rea de seccin, no se puede

simplemente multiplicar el peso por pie por la longitud de la

sarta. El revestidor peso menos en fluido que en aire, que

es donde se calcula el peso seco. La diferencia es la

fuerza de flotacin, la cual es igual al peso del volumen de

fluido desplazado por el metal del revestidor.

algunas tablas de ingeniera presentan el desplazamiento

del fluido debido al metal en la sarta junto con el fluido

desplazado por cada 100 acoples. Aunque este mtodo

exacto es tcnicamente correcto, se puede hacer un


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estimado bastante preciso para los pozos derechos usando

la presin hidrosttica del fluido en el extremo inferior de la

tubera actuando sobre el rea de seccin transversal del

revestidor.

En los pozos ms desviados y horizontales hay mucho

otros variables que afectan al peso de la sarta, tal como la

friccin en rea de grandes cambios de ngulo.

Para hacer los clculos primero se obtiene:

Dimetros interiores y exteriores del revestimiento de

las tablas de ingeniera.

Luego se calcula el rea transversal del extremo de la

sarta.

Despus se calcula la presin hidrosttica de la

columna de fluido y aplica la fuerza resultante en el

sentido superior para levantar la sarta del pozo.

3. Esfuerzos Aplicados Sobre la Empacadura

Cuando tratamos las herramientas recuperables nos preocupamos por el

esfuerzo de traccin, el peso y la presin a aplicarse a la herramienta.

Para determinar el empuje, la traccin o la presin que se puede aplicar a la

herramienta, solo hay que considerar las fuerzas a travs de esta. Cuando se

corren y se asientan las herramientas, se supone que estn balanceadas; es

decir, no existe ninguna presin diferencial a travs de la herramienta.

Bajo ciertas circunstancias, hay fuerzas aplicadas en el momento de

asentamiento de la herramienta.

Al correr una herramienta en un pozo con un fluido liviano, la sarta ser

mas larga. Si el fluido pesara ms, la sarta seria ms corta. No existe ninguna

presin diferencial hasta que se asiente el obturador y haya cambio en los

fluidos, sus pesos o las presiones en el pozo.

Una vez que se asiente el obturador, cualquier cambio ocasionado por el pozo

o el operador debe ser tomado en cuenta y/o balanceado, ya que la


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herramienta no podr moverse libremente y habr una fuerza de resistencia

Es importante recordar que solo nos interesa saber los cambios en la

herramienta y lo nico que se necesita es analizar los eventos

posteriores.

3.1. ANALISIS DE EVENTOS POSTERIORES Aplicacin de un valor determinado de tensin o de peso sobre el

obturador

Purgar de presin un rea especifica

Achique o suabeo

Aplicacin de presin sobre un rea especfica bien sea mediante

una bomba o el pozo

3.1.1. TIPOS BASICOS DE HERRAMIENTAS RECUPERABLES

Hay 4 tipos de herramientas recuperables:

1. Herramientas que requieren tensin para el asentamiento inicial

y tambin para permanecer asentadas

2. Herramientas que requieren peso para el asentamiento inicial y

tambin para permanecer asentadas

3. Asentamiento neutro que requiere tensin o compresin para el

asentamiento inicial

4. Asentamiento hidrulico que requiere una fuerza generada por

medios hidrulicos para asentarse. Bien sea con presin

hidrosttica en el pozo o presin aplicada

3.2. OBTURADORES DE TENSIN RECUPERABLES DE AGARRE SENCILLO Estos obturadores se asientan y se sellan mediante tensin aplicada a

la sarta de tensin. Permanecern asentados siempre que haya

suficiente fuerza de traccin. Cualquier fuerza debido a presin o

temperatura que ejerce una carga de compresin sobre el obturador

tender a soltarlo.


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Qu fuerza hay que aplicar?

Ya que la herramienta est balanceada al comenzar, y la intencin es

de aplicar presin, calcular primero la fuerza que ejercer esta presin

hacia abajo. Multiplicar la presin por el rea anular y aplicar por lo

menos esta fuerza hacia arriba

Cunta presin?

Primero determinar la fuerza hacia arriba. Dividir este valor entre el

rea anular de la herramienta para obtener la presin.

Hasta qu profundidad se puede achicar?

Primero determinar el rea sobre el cual acta la presin hidrosttica

abajo de la herramienta. Dividir este valor entre la fuerza de traccin

ejercida sobre la herramienta. El resultado es la presin hidrosttica que

se puede remover desde la parte inferior del obturador con la fuerza de

traccin indicada. Convertir la presin hidrosttica a profundidad al

dividir la presin entre la gradiente de fluido (psi/pie) para el fluido

extrado

EJEMPLO:

Cunta tensin hay que aplicar al obturador para aguantar la presin?

Obturador de tensin sin compensacin de presin

Profundidad 3800 pies

Revestidor de 5 1/2 15.50 lbs/pie

Tubera de 2-3/8" EU 4.70 lbs/pie

Agua salada de 9.2 lbs/gal

Presin anular de 1500 psi

Espacio Anular:

D.I de revestidor = 19234 pulg

D.E de tubera de 2-3/8= 4428 pulg

rea anular = 19234 - 4428 = 14806 pulg

Fuerza hacia abajo = 1500 x 14806= 22209 lbs


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EJEMPLO:

Cuanta presin se puede aplicar al Espacio Anular?






12000 lbs - tensin en la herramienta

Espacio Anular:


D.E de tubera de 2-3/8= 4428 pulg

Espacio anular = 19234 - 4428 = 14806 pulg

Presin = 12000 14806 = 810.5 psi

3.2.1. CIRCULACION DE UN FLUIDO DE UNA DENSIODAD

DIFERENTE AL OBTURADOR

Se debe considerar que ocurre cuando se circula unos fluidos de

una densidad diferente. Se suelta la herramienta y se circula el

fluidos hasta la herramienta. Si el fluido es de una densidad

diferente, el pozo ahora est desbalanceado y hay que retener

presin en alguno de los lados. Se podra mantener una presin

en la tubera al circular unos fluidos ms livianos a travs de la

tubera. Cuando se termina de circular, normalmente se soltara

esta presin.

Cuando se asent la herramienta, las fuerzas fueron balanceadas.

Al terminar la operacin de asentamiento, el sistema se

desbalance aplicando una presin a la tubera. Al purgar esta

presin, se elimin una fuerza del obturador. Ya que la fuerza fue


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eliminada, acta en ese sentido contrario.

EJEMPLO:

Circulacin de Fluidos de Diferentes Pesos con un

Obturador de Tensin



Revestidor de 7 26 lbs/pie


Agua salada de 9.6 lbs/gal en el espacio anular

Aceite de 42 API circulando por la tubera

Cunta tensin se tendr que aplicar al obturador para purgar

la presin de circulacin despus de asentar el obturador?

Fludo anular = 0.499 psi/pie

Fludo en la tubera = 0.354 psi/pie

Diferencial = 0.145 psi/pie

Presin Diferencial = 7200 x 0.145 = 1044 psi

Esta presin diferencial se presenta como presin de bomba que habr de

mantenerse al asentar el obturador. La herramienta est balanceada mientras que


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se aguante esta presin con la excepcin de la tensin aplicada a la tubera

durante el asentamiento.


D.I de tubera = 4678 pulg

rea debajo del obturador = 30920 4678 = 26242 pulg

Fuerza = 1044 x 26.242 = 27397 lbs

3.2.2. ASENTAMIENTO DE OBTURADORES DE TENSION

EN POZOS CON BAJOS NIVELES DE FLUIDO

Recuerde que las fuerzas sobre el obturador estn balanceadas

cuando se asiente el obturador. La longitud de la tubera se reduce

al exponerse a una fuerza de flotacin. Despus de asentar el

obturador y aadir fluido al pozo, la tubera esta fija y su longitud

no puede disminuir. Se genera una fuerza que tiene que ser

considerada

EJEMPLO:



Asentado a 7430 pies


Aceite de 42 API a 6360 pies

20000 lbs de tensin para asentar el obturador

Llenar el pozo con aceite de 42 despus

de asentar el obturador


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Qu fuerza existe en la herramienta al llenarse el pozo?

Espacio Anular:


D.E de tubera = 6492 pulg

rea = 24444 pulg

Presin hidrosttica = 6360 x 0.354 = 2251 psi

Fuerza hacia abajo = 2251 x 24444 = 55023 lbs

Tubera:


D.I de tubera = 4680 pulg

rea = 26256 pulg

Presin hidrosttica = 2251 psi

Fuerza hacia arriba = 2251 x 26256 = 59102 lbs

Balanceo de Fuerzas =

20000 lbs -+ 59102 lbs - - 55023 lbs

Fuerza neta sobre la herramienta = 24079 lbs

Nota: al llenar primero el espacio anular se creara una fuerza hacia abajo que

causara que fallara el obturador

3.3. OBTURADORES RECUPERABLES DE COMPRTESION DE

AGRRTE SENCILLO Estos obturadores se asientan y se sellan con el peso de la tubera.

Un obturador de compresin mantiene su sello mientras que haya

suficiente fuerza de compresin sobre el obturador. Cualquier fuerza

que se oponga a esta carga compresiva trabajar para soltar el

obturador. Este tipo de obturador carece de un desvi para permitir

que se iguale la presin diferencial a travs de la herramienta al soltarla.


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Existen tres situaciones bsicas cuando se corren las herramientas de

compresin o de peso:

1. Qu Peso se requiere sobre el obturador para aguantar una

presin determinada debajo de la herramienta?

La herramienta esta balanceada inicialmente. Se aplicar una

presin determinada debajo del obturador. Multiplicar el rea debajo

del obturador por la presin a aplicarse. Aplicar este peso sobre la

tubera para retener la herramienta en posicin

2. Cunta presin inferior puede aguantar el obturador?

Usar el peso aplicado para calcular la presin mxima permitida.

Dividir la fuerza entre el rea debajo del obturador para obtener

la presin mxima debajo de la herramienta.

3. Qu presin se debe aplicar al espacio anular para retener el

obturador en posicin?

Calculamos la fuerza hacia arriba causada por la presin debajo de

la herramienta multiplicando el rea debajo de obturador por la

presin. Si la fuerza neta es hacia arriba, entonces se necesita

presin anular. Dividir el rea anular entre esta fuerza neta para

obtener la presin requerida en el espacio anular para mantener la

herramienta en posicin.

Si el peso de asentamiento calculado es menos que el peso

recomendado para energizar el sello, se debe usar el valor ms alto.

Esto le proporcionar suficiente peso para efectuar un sello y

realizar el trabajo

EJEMPLO:

Cunta Peso se debe aplicar para aguantar la Presin?


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Obturador de compresin sin compensacin de presin


Profundidad de asentamiento 7800 pies



Presin de tratamiento = 2000 ps

Nota: Se realizar primero el calculo suponiendo

que el obturador de compresin no tuviera cunas Superiores.


D.I de tubera = 4680pulg

rea = 14564 pulg


EJEMPLO:

Cunta Presin puede aguantar un Obturador de Compresin?

Obturador de compresin de agarre sencillo





Aplicacin de 10000 lbs de peso sobre el obturador

rea de D.I de revestidor = 12560 pulg

rea de D.I de tubera = 3124 pulg

rea diferencial = 9436 pulg


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Presin = 10000 9436 = 1060 psi

EJEMPLO:

Cunta Presin Anular aguantar el Obturador?



Asentado a 8000 pies



Aplicacin de 10000 lbs de peso sobre el obturador

Presin de tratamiento = 2800 psi

rea de D.I del revestidor = 12566 pulg

rea de D.I de tubera = 3126 pulg



Balanceo de fuerzas = 26432 lbs 10000 lbs = 16432 lbs

rea Anular:

D.I del revestidor = 12566 pulg

D.E de tubera = 4430 pulg


Presin anular = 16432 8136 = 2020 psi

Se debe aplicar 2020 psi de presin anular para

retener el obturador en posicin en esta aplicacin


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3.3.1. CIRCULANDO UN FLUIDO DE UN PESO DIFERENTE

AL OBTURADOR

El pozo esta desbalanceado debido a la diferencia de fludos, el

cual significa que hay una presin retenida. Si se circul un fluido

de densidad reducida, hay que mantener presin en la tubera.

Si se introdujo un fluido ms pesado, hay que mantener la presin

en el revestidor.

Las fuerzas sobre el obturador fueron balanceadas antes de

asentarlo. Cuando se asent el obturador, se desbalancearon las

fuerzas debido al peso aplicado. Al liberar la presin, se

elimin una fuerza que actuaba sobre el obturador. Esta fuerza

es igual a la presin multiplicada por el rea sobre el cual acta.

Ya que representa una fuerza eliminada, acta en el sentido

contrario.

EJEMPLO:

Circulando un Fludo de un Peso Diferente al Obturador


Revestidor de 5 1/2 17 lbs/pie



Agua salada de 9.2 lbs/gal en el espacio anular

Aceite de 28 API circulada por la tubera

Asentar la herramienta con 16000 lbs

Purgar la presin en la tubera


Pgina 30

Cules sern las fuerzas sobre un obturador de agarre sencillo?

Gradiente de fludo de agua = 0.478 psi/pie

Gradiente de fludo de agua = 0.384 psi/pie

Diferencial = 0.094 psi/pie

Presin de bomba = 0.094 x 7240 = 681 psi

rea interna del revestidor = 18796 pulg

rea interna de la tubera = 4680 pulg


Fuerza = 681 x 14116 = 9613 lbs

16000 lbs aplicadas sobre el obturador

9613 lbs creada mediante la liberacin de presin de la tubera

25613 lbs Fuerza neta despus de liberar la presin

3.3.2. ASENTAMIENTO EN POZO CON BAJOS NIVELES DE

FLUIDOS

Las fuerzas que actan sobre la herramienta estn balanceadas al

asentarse el obturador. La longitud de la tubera se reduce al

exponerse a una fuerza de flotacin (hacia arriba). Despus de

asentar el obturador y agregar fludo, la tubera est fija y no

puede comprimirse para resistir la fuerza hacia arriba. Se deben

calcular las fuerzas generadas en la tubera determinando las

presiones hidrostticas y multiplicndolas por reas afectadas

EJEMPLO:

Asentamiento de un Obturador de Compresin de Agarre Sencillo en un

Pozo con Bajo Nivel de Fluido:



Pgina 31




Aceite de 42 API a 3599 pies

20000 lbs aplicadas sobre el obturador

Despus de asentar la herramienta,

Se llen el pozo con aceite de 42

Espacio anular


1 rea externa de la tubera = 9621 pulg

rea = 21315 pulg

Presin Hidrosttica = 3599 x 0.354 = 1274 psi

Fuerza hacia abajo =1274 x 21315 = 27155 lbs

Tubera


rea interna de la tubera = 7031 pulg

rea = 23905 pulg

Presin Hidrosttica = 1274 psi


Balance de Fuerzas


Pgina 32

= 20000 lbs peso aplicado

= 27155 lbs espacio anular

= 30455 lbs tubera

Fuerza Neta = 16700 lbs

4. ESFUERZOS APLICADOS EN LA TUBERIA DE COMPLETACIN

4.1. Obturadores con Unidades Sellantes

4.1.1. Peso en el Gancho.- Esto se realiza para liberarla tubera de

un obturador con calibre del obturador.

Objetivo.- es de estimar el peso sobre el gancho o la lectura en el

indicador de peso bajo una condicin neutral del obturador. Primero

se calcula el peso de la sarta de tubera en aire y despus la presin

total (la suma de presin hidrosttica y cualquier presin aplicada en

la superficie) que acta sobre la sarta de tubera y las reas

respectivas.

Para realizar los clculos requeridos se toman los siguientes pasos:

Espacio Anular.-

Calcular la presin total en el espacio anular a la profundidad del

obturador. Calcular el rea desde el D.E. de la tubera hasta el

dimetro de sello del obturador. Multiplicar la presin total por el

rea y asignar un sentido hacia arriba a este valor.

Tubera.-

Calcular la presin total dentro de la tubera a la profundidad del

obturador. Calcular el rea desde el D.I de la tubera hasta el

dimetro de sello del obturador. Multiplicar la presin total por el

rea y asignar un sentido hacia abajo a este valor.


Pgina 33

Peso sobre el gancho.-

Calcular el peso de la sarta de tubera en aire y asignar un sentido

hacia abajo a este valor. Sumar esta fuerza a la fuerza hacia abajo

en la tubera y despus restar la fuerza hacia arriba creada por el

espacio anular.

EJEMPLO:

Peso sobre el gancho para liberar la Tubera cuando la Tubera es

ms grande que el calibre del Obturador.

DATOS:

- Obturador de 4-1/2 con la unidad sellante asentado a 12500

pies.

- Revestidor de 4-1/2 15.10 lbs/pie.

- Fludo de terminacin de 7.8 lbs/gal en el revestidor.

- Agua salada de 9.2 lbs/gal en la tubera.

- Sellos colocados en tubera 2-7/8 6.50 lbs/pie grado P-105.

- No hay presin aplicada en la tubera ni en el revestidor.

- Del Manual Tcnico para Obturadores con calibre de sello:

El calibre del obturador es de 2390, de las Tablas de

Ingenieria tomamos el D.I de la tubera como 2441

CLCULOS:

Espacio anular

rea externa de tubera de 2-7/8 = 6492 pulg

rea de calibre del obturador = 0.7854 x 2390 pulg = 4486 pulg

rea a = 6492 - 4486 = 2006 pulg

Presin Hidrosttica = 12500 x 7.8 x 0.052 = 5070 psi


Tubera

rea interna de Tubera de 2-7/8 = 4680 pulg2

rea de calibre del obturador = 4486 pulg

rea b = 4680 - 4486 = 0.194 pulg



Pgina 34

Fuerza hacia abajo = 5980 x 0.194 = 1159 lbs

Peso sobre el gancho

Peso de la tubera = 12500 x 6.5 = 81250 lbs

Fuerza del espacio anular = 10170 lbs

Fuerza sobre la tubera = 1159 lbs

Peso sobre el gancho = 81250 + 1159 - 10170

= 72239 lbs

4.1.2. Tubera de 2 7/8 con un obturador con un calibre de

sello de 2688.-

En esta seccin dedicamos especial atencin a una combinacin

de tubera y obturador cuando el calibre de sello est entre el D.I y

el D.E de la tubera.

El D.I del peso de tubera ms comn de 2 7-8 es 2441, el cal

es ms pequeo que el calibre de 2688. En este caso la presin

en la tubera y en el espacio anular actuar sobre las reas a

y b para levantar la tubera.

EJEMPLO:

Clculo para Tubera de 2-7/8 y un Obturador con un Calibre de

Sello de 2688

DATOS.-

- Obturador de 5-1/2 con calibre de sello

- Asentado a 12500 pies

- Revestidor de 5-1/2 20 lbs/pie

- Fludo de terminacin de 7.8 lbs/gal en el espacio anular

- Agua salada de 9.2 lbs/gal en la tubera

- Sellos instalados en tubera de 2-7/8 6.40 lbs/pie

- Cero presin aplicada por la tubera y el revestidor

- Del Manual Tcnico para Obturadores con calibre de

sello: El calibre del obturador es de 2688, de las Tablas


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de Ingeniera tomamos el D.I de la tubera como 2441

CALCULOS:

Espacio anular

rea externa de tub. de 2-7/8 = 6492 pulg

rea del calibre del obturador = 0.7854 x 2688 = 5675 pulg

rea a = 6492 5675 = 0.817 pulg


Fuerza hacia arriba = 5070 x 0.817 = 4143 lbs

Tubera

rea interna de Tubera de 2-7/8 = 4680 pulg2


rea b = 5675 - 4680 = 0.995 pulg


Fuerza hacia arriba = 5980 x 0.995 = 5951 lbs





Peso sobre el gancho = 80000 - 4143 - 5951 = 69906 lbs

4.1.3. Peso en el gancho para Liberar la Tubera

de un Obturador tipo Calibre de Sello cuando la


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Tubera es ms Pequea que el Calibre del

Obturador.-

El objetivo es de calcular el peso en el gancho cuando la Tubera

esta neutro respecto al obturador. El procedimiento es: calcular el

peso de la sarta de tubera en aire y despus las presiones y reas

que cambian el peso indicado en el gancho.

Se debe realizar los siguientes pasos:

Espacio Anular.-

Calcular la presin en el revestidor a la profundidad del obturador.

Calcular el rea desde el calibre del obturador hasta el D.E de la

tubera. Multiplicar la presin por el rea y asignar un sentido

hacia abajo a este valor.

Tubera.-

Calcular la presin adentro de la tubera a la profundidad del

obturador. Calcular el rea desde el calibre del obturador hasta el

D.E de la tubera. Multiplicar la presin por el rea y asignar un

sentido hacia arriba a este valor

Peso sobre el Gancho.-

Calcular el peso de la sarta de tubera en aire y asignar un

sentido hacia abajo a este valor . Sumar esta fuerza a la fuerza

creada por la presin anular y restar la fuerza ejercida por la

presin en la tubera para obtener el peso sobre el

gancho para condiciones neutrales en el obturador.

EJEMPLO:

DATOS:

- Obturador de 4-1/2 con calibre de sello

- Asentar a 12500 pies en revestidor de 4-1/2;

13.50lbs/pie

- Fludo de terminacin de 7.8 lbs/gal en el espacio anular

- Agua salada de 9.2 lbs/gal en la tubera


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- Sellos instalados en tubera de 2-3/8 4.70 lbs/pie grado P-

105

- No hay presin aplicada en la tubera ni en el revestidor

- Del Manual Tcnico para Obturadores con calibre de

sello, el calibre del obturador es de 2688, de las Tablas

de Ingenieria tomamos el D.I de la tubera como 1995

CLCULOS:

Espacio anular


rea del calibre del obt. = 0.7854 x 2688 = 5675 pulg

rea a = 5675 4430 = 1245 pulg



Tubera

rea interna de Tubera de 2-3/8 = 3126 pulg


rea b = 5675 - 3126 = 2549 pulg







Peso sobre el gancho = 58750 + 6312 - 15243 = 49819lbs


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4.2. Conjunto de Sellos.- En todos los ejemplos anteriores se calcula el valor sealado en el

indicador de peso para lograr un punto neutro antes de soltar la

herramienta. Es importante conocer el peso sobre el gancho cuando se

retira el conjunto de sello. Segn el tipo de conjunto de sello , el peso

sobre el gancho indica las condiciones del obturador y de la sarta de

tubera.

Hay bsicamente tres diferentes tipos de conjuntos de sello usados en

las terminaciones con obturadores con calibre de sello:

Conjunto de Sellos Tipo Espaciador (o de penetracin):

Si se usa este de sello la tubera puede desplazarse libremente

hacia arriba o hacia abajo. Con un conjunto se sello tipo

Espaciador el peso sobre el gancho es la lectura del indicador de

peso a un punto neutro.

Conjunto de Sellos Localizador:

Permite movimiento de la tubera en un solo sentido. Hay un tope

No- Go en el conjunto de sello que descansa sobre el

obturador y evita que la tubera se mueva hacia abajo. Se

recupera un conjunto de sello tipo localizador levantando la sarta

de tubera.

Conjunto de Sellos Tipo Ancla:

Se conecta al obturador y evita movimiento de la tubera en

ambas direcciones. El peso sobre el gancho calculado

corresponde al punto neutro del obturador, sin ninguna fuerza

de tensin ni compresin en la tubera a la profundidad del

obturador.

Peso sobre un Conjunto de Sello Tipo Localizador

para aguantar Presin:

El peso sobre el gancho no es una consideracin para esta

operacin. Las nicas fuerzas consideradas son las que afectan

el conjunto de sello. Ya que no se est calculando el peso sobre


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el gancho, vamos a suponer que el conjunto de sello estar

balanceado al entrar en el obturador, y calculamos las cargas

aplicadas al conjunto de sello apartir de este punto.

Con este tipo de situacin, se requiere saber qu peso se debe

aplicar sobre el obturador para aguantar una presin

determinada. Tambin se requiere saber la presin que hay que

aplicarse al revestidor para retener el conjunto de sello dentro del

obturador. En ciertos casos, se requiere determinar si la

aplicacin de presin al espacio anular ayuda a mantener el

conjunto de sello dentro del obturador o a expulsarlo.

Aplicacin de Peso para Retener el Conjunto de Sello en su

lugar:

En estos clculos se supone que el D.I de la tubera es ms

pequeo que el calibre del obturador, lo cual representa el caso

normal. De ser as, al aumentar la presin en la tubera aumenta

la fuerza que tiende a elevar la tubera . Se calcula la fuerza que

resulta de la aplicacin de la presin total en la tubera sobre el

rea diferencial entre el D.I de la tubera y el calibre del

obturador. Esta fuerza acta hacia arriba y para retener el

conjunto de sello en el obturador hay que aplicar un peso de

tubera igual a esta fuerza.

Presin en el Espacio Anular para Retener el Conjunto de

Sello en su Lugar:

Estos clculos estn basados en la suposicin de que el D.E de

la tubera es ms pequeo que el calibre del obturador, lo cual es

el caso normal. Con la adicin de presin anular se obtiene una

fuerza hacia abajo que ayuda a mantener el conjunto de sello en

el obturador. Calcular la fuerza hacia arriba generada por la

presin total de la tubera abajo del conjunto de sello y

restarla del peso aplicado, dejando una fuerza que acta hacia


Pgina 40

arriba. Calcular el rea diferencial entre el D.E de la tubera y el

calibre del obturador y dividirla entre la fuerza hacia arriba. Esto

representa la presin anular total necesaria para mantener el

conjunto de sello adentro del obturador. Para calcular la

presin anular a aplicarse, restar la presin hidrosttica anular

de la presin anular total.

Ejemplo:

Clculo del Peso a aplicarse sobre los conjuntos de Sello tipo

Localizador para Aguantar la Presin:

- Obturador de 7 con calibre de sello asentado a 8500 pies

- Revestidor de 7 29 lbs/pie

- Sellos instalados en tubera de 2-7/8 6.50 lbs/pie

- Fludo de 8.8 lbs/gal en la tubera y en el revestidor

Despus de asentar el obturador y localizador los sellos dentro del obturador:

- Tratamiento esperado a 5000 psi.

- Presin mxima en el revestidor 1500 psi

Cunto peso se debe aplicar sobre los sellos?

Del Manual Tcnico para Obturadores con calibre de sello, el calibre del

obturador es de 3250, de las Tablas de Ingeniera tomamos el D.I de la tubera

como 2441

CLCULOS:

Espacio anular

rea del calibre del obturador = 8296 pulg


rea = 8296- 6492 = 1804 pulg

Presin total = 1500 psi


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Tubera


rea interna de tub. de 2-7/8 = 4680 pulg

rea = 8296 - 4680 = 3616 pulg

Presin total = 5000 psi

Fuerza hacia arriba = 5000 x 3616= 18081 lbs

Fuerza neta en el obturador = 18081 2706 = 15375 lbs

Se debe aplicar en peso de 15375 lbs sobre el obturador para mantener el

conjunto de sellos en su lugar.

4.3. Anclas de Tuberas.- El propsito de un ancla de Tubera en un pozo bombeado es de aplicar

tensin a la sarta de Tubera y despus anclar a la pared interna del

revestidor. El valor de este tensin adicional debe ser mayor del

valor obtenido debido a las cargas de fludo y los aumentos de

temperatura. Como resultado, se aumenta la eficiencia de bombeo y

se reduce el desgaste y la friccin.

Sin este pretensionamiento, la Tubera tiende a pandearse causando los

siguientes efectos:

Al pandearse, la tubera roza contra las varillas de succin

causando desgaste y fallas de las varillas y de la tubera.

La friccin causada por el contacto entre varilla y tubera requiere

mas energa en la superficie.

La tubera panseada puede rozar contra el revestidor causando

desgaste adicional.

La accin de pandeo crea desalineacin de las varillas con la

bomba causando un exceso de desgaste en la bomba

Tensin requerida:

La fuerza de tensin requerida para eliminar el pandeo es la tensin

que existe en la sarta de tubera libre, completamente extendida, en


Pgina 42

la carrera descendiente del pozo siendo bombeados. Se aplica

esta tensin anclando el fondo de la sarta de tubera.

Factores que causan la elongacin de la tubera;

Sarta de tubera llena de fludo caliente.

Prdida de flotacin causada por la reduccin del nivel de fludo

en el espacio anular durante el bombeo

Peso del fludo adentro de la tubera al cerrarse la vlvula fija

Se usa la siguiente formula con las tablas que permiten el

clculo de la elongacin de la tubera:

FT = F1 + F2 F3

Donde:

FT = Tensin total requerida en libras

F1 = Resultado de la tabla # 1



Ejemplo:

Tamao de tubera: 2-3/8, 4.70 lbs/pie EUE J-55

Limite elstico de tubera: 71730 lbs

Profundidad de bomba y ancla: 4000 pies

Nivel de Fludo al asentar el ancla: 3000 pies

Nivel de Fludo en Operacin: 4000 pies

Temperatura del fludo en la superficie: 70 F

Promedio de Temperatura anual: 37 F


Pgina 43

Peso de Sarta de Tubera: 18800 lbs

Peso de Sarta de Varillas: 8000 lbs

Tamao de Embolo de Bomba: 1-

Peso de fludo en la tubera: 6000 lbs

Valor del Corte del Ancla: 50000 lbs.

Determinacin de la Tensin: F1 = 6300 lbs

F2 = 4050 lbs

F3 = 1220lbs

FT = 9130 lbs Tensin requerida para eliminar el pandeo

El valor calculado representa la tensin mnima requerida y

se supone que los datos del pozo sean correctos. Normalmente para dar ms

seguridad, se recomienda un valor ms alto que lo calculado.

Cargas de Tubera:

Se debe determinar las cargas mximas de la tubera y compararlas con la

resistencia de la sarta para evitar danos a la tubera.

Carga en la Junta Superior:

FT + Peso de la Sarta = 9130 + 18800 = 27930 lb

Carga de la Tubera en el ancla:

La carga mxima sobre el ancla de tubera ocurre cuando se aade el peso de la

sarta de varillas. Este peso no afectara el ancla a menos que sea liberada con las

varillas todava adentro de la sarta de tubera.

FT + Peso de Tubera + Peso de Varillas = 9130+18800+8000


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= 35930 lbs

5. Efectos de tuberas Para cambiar la longitud y fuerza, para evaluar las fuerzas, se deben analizar las

condiciones anticipadas en el pozo, que ocurrirn despus de asentar el

obturador.

Los cambios de fuerza y longitud son el resultado de variaciones de temperatura y

presin dentro del pozo.

Los tipos de cambio (efectos) de fuerza y longitud que se presenten, dependern

tambin segn el tipo de obturador. Seleccionado y la conexin entre la tubera y

el obturador. La magnitud y direccin de los cambios de longitud y fuerza

dependen de la severidad de los cambios en las condiciones del pozo.

La evaluacin de la conexin tubera-obturador ayuda a determinar que tipo de

obturador se debe usar en una instalacin particular.

Hay tres configuraciones tubera-obturador:

1. Anclada: el obturador no permite movimiento de la sarta de tubera.

2. Localizado: el obturador permite movimiento limitado de la sarta de

tubera.

3. Tipo tuberas libre: el obturador permite libre movimiento de la sarta

de tubera.

La tubera se acortara o se alongar, si hay cambios de temperatura, presin en la

tubera o presin anular.

Si la tubera no se puede mover libremente (anclada), el cambio de la fuerza

ocurrir tanto en el obturador como en la sarta de perforacin.

Si la tubera esta libre y se puede mover (no anclada), habr un cambio de

longitud de la sarta de tubera.


Pgina 45

5.1. Tipos de efectos de las tuberas 1. Efecto de Pistn

2. Efecto de Pandeo

3. Efecto de Balonamiento

4. Efecto de Temperatura

5.1.1. Efecto de Pistn

En las instalaciones ancladas, el efecto pistn conduce a un

cambio de fuerza hacia arriba(tensin) o hacia abajo (compresin)

en el obturador.

En las instalaciones obturadores recuperables, cuando la tubera

se conecta al obturador mediante un acople en el mandril del

obturador, el efecto de pistn siempre cambiara las fuerzas sobre

el obturador.

El cambio de fuerza neto ser compresin o tensin, a menos que

se instale una junta de expansin en la sata de tubera encima del

obturador.

El efecto de pistn es el resultado de los cambios de presin que

ocurren dentro de l;a sarta de tubera y en el espacio anular.

El resultado del efecto de pistn es una fuerza vertical sobre el

obturador. Las fuerzas hacia arriba se designan como negativos

las fuerzas hacia abajo se designan como positivas.

En las instalaciones tubera libre, el efectos pistn ocasiona

cambios en longitud hacia arriba (acortamiento) o hacia abajo

(elongacin) de la sarta de tubera.

Cuando se calcula el efecto de pistn, siempre hay que considerar

que la relacin entre la tubera y el obturador este balanceada al

momento de asentarse el obturador.


Pgina 46

Cualquier cambio en las condiciones del pozo ocurra despus de

asentar el obturador afectara esta relacin.

Calculo:

Anclada

Tubera libre:

Dnde:

F1= fuerza debido al efecto piston(psi)

po: cambio de presin anular

pi: cambio de presin de tubera (psi)

Ap: rea del calibre del sello del obturador ( )

Ao: rea externa de la tubera ( )

L: longitud de la sarta de tubera (in)

E: modo de elasticidad (30*106psi para el hacer)

AS: rea de seccin transversal de la tubera )

Formulas:

Presin inicial en la tubera en el revestidor.


Pgina 47

Presin final de la tubera en el revestidor

Cambio de presin de la tubera en el obturador

Presin anular inicial en el obturador

Presin anular final en el obturador

Cambio de presin anular en el obturador

5.1.2. Efecto de Pandeo

El efecto de pandeo ocurrir debido a dos diferentes distribuciones de

fuerza.

Una es la fuerza de la compresin mecnica aplicada al extremo

de la tubera

La presin interna que ejerce una fuerza distribuida sobre el rea

interna de la tubera,

Donde:

DL2: cambio de longitus en pulgadas debido al pandeo

R2: luz radial entre la tubera y el revestidor en pulgadas (DI de revestidor-

DE de la tubera)/2


Pgina 48

Ap.: rea de vlvula del obturador en

Pi: cambio de presin anular toral en el revestidor (psi)DPi= (Pi final-

Piinicial)

Po: cambio de presin anular total en el obturador (psi)DPo=(Pofinal-

Poinicial)

E: modulo de elasticidad, 30*106 psi para acero

I:momento de inercia de la tubera en (DE4-DI4)P64

Ws: peso de la tubera en lbs/pulg

Wi: peso del fluido final desplazado en la tubera por unidad de longitud,

lbs/gal

(DI. de la tubera Peso final del fluido anular, lbs/gal

Wo: peso de fluido final desplazado en el espacio anular por unidad de

logitud, lbs/gal

(DE. De la tuberia Peso final del fluido anular, lbs/gal

Si Po final es mayor que Pi final, entonces DL2 es cero. No hay ningn cambio de

longitu debido al pandeo de presin.

5.1.3. Efecto Balonamiento

El volamiento curre, cuando se aplica presin adentro de una sarta

de tubera, la presin diferencial crea fuerzas dentro de la sarta de

tubera que tienden a la rotura de la tubera. Las fuerzas de rotura

creadas debido a la presin diferencial causan la inflacin de la

tubera.

Si la presin diferencial que existe afuera de la sarta de tubera es

mayor, favorece el colapso de la tubera


Pgina 49

.

Donde:

F3: cambio de fuerza debido al efecto de balonamiento (lbs)

DPoa: cambio de presin anular promedio (psi)

Ao: rea externa de la tubera (

Dpia: cambio de presin anular promedio (psi)

Ai: rea interna de la tubera

Cambio de longitud debido al volamiento

L3

Donde:

DL3: cambio de longitud(lbs)

L:longitud de la sarta de tubera (pulg)

G: coeficiente de poisson, 0,3 par acero

E: mdulo de elasticidad, 30*106 psi para acero

Dpia: cambio de presin promedio a la tubera(psi)

DPoa: cambio de presin promedio (psi)

R2: razn del DE de la tubera y el DI de la tubera donde R=DE/DI

5.1.4. Efecto temperatura

Es el cambio de los efectos que no est relacionado con la presin.

Los cambios de longitud y fuerza dependen del cambio de

temperatura promedio de la tubera.


Pgina 50

Los principios bsicos de expansin (dilatacin) contraccin, se

aplican al aumentar o disminuir la temperatura. Cuando la

temperatura promedio de la tubera es disminuda por la inyeccion

de fluidos a bajas temperatura, la sarta se contraer disminuyendo

su longitud, siempre y cuando este libre de moverse.

Si la sarta no est libre, simplemente se creara una fuerza de

tensin sobre el obturador.

Calculo

Fuerza debido al efecto de temperatura

Dnde:

F4: cambio de fuerza debido al efecto de temperatura (lbs)

As: rea de la seccin transversal de la tubera ( )

DT: cambio de temperatura promedio (F)

T: temperatura promedio final de la tubera


Pgina 51

6. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.-

Adiestramiento Tcnico en Produccin y Mantenimiento. Petrolera

AMERIVEN S.A. Asociacin PDVSA-PHILLIPS-TEXACO. Venpica BAKER

Barbieri, Efran E. El Pozo Ilustrado. 5ta. Edicin. Ediciones

FONCIED,Caracas, 2001.

Carrasco R., Jos A. Programa de Reacondicionamiento del Pozo ORS-

18.PDVSA. Maturn 1999.

Craft, B.C. & M.F. Hawkins (1991). Applied Petroleum Reservoir

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Dupre, N. Varias Tcnicas Operacionales de Terminacin de Pozos.

Flores H. Len U. y Pacheco. Juan C. Evaluacin de Pozos con Fines de

Reactivacin de la Produccin en el rea Mayor de Socororo Zona

Oeste. Trabajo Especial de Grado, Universidad Central de Venezuela.

Caracas, Noviembre 2003.

Hrcules, Rmulo. y Rangel, P. Programa de Rehabilitacin, Pozo FUL-

Hrcules M., Rmulo. Programa de Completacin del Pozo FUL-

33.Ingeniera de Rehabilitacin de Pozos. PDVSA. Maturn 1998.

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Educacin y Desarrollo Filial de Petrleos de Venezuela S.A.

Ingeniera de Rehabilitacin de Pozos. PDVSA. Centro de Formacin y

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Mejia, R. y Bermdez, I. Reacondicionamiento del Pozo FUL-24. TBC

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Capitulo VII.- Matematica Aplicada a Terminacion

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