Formulario de Hidraulica de Perforacion y Optimizacion Hidraulica(1)
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1
FORMULARIO DE HIDRAULICA DE PERFORACION
Presión de la Bomba (Psi)
Pb = ∑∆Pf = ∆Pf C.S. +∑ ∆Pf Int.-hta. + ∆Pf Htas. Especiales + ∆Pf Bit + ∑∆Pf E.A
Potencia de la Bomba (Hp)
HHPb = Pb∗Qb
1714
Modelo Exponencial para el cálculo de las Perdidas de Presión por Fricción
n = 3,32 log( L600
L300)
k = L300
511n
VP = L600 – L300
YP = PC = L300– VP
HIDRAULICA EN EL INTERIOR DE LA SARTA
Velocidad Media (ft/min)
V = 24,5∗Q b
ID2
Velocidad Critica (ft/min)
VC = [ 5.82∗104∗kpL ]
12−n
* [( 1.6ID )∗( (3n+1)
4 n )]n
2−n
Si V <¿ VC Régimen de Flujo Laminar
Si V >¿ VC Régimen de Flujo Turbulento
Perdida de Presión para Flujo Laminar (Psi) Perdida de Presión para Flujo Turbulento (Psi)
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
C/ Venezuela # 54
Donde: L300 = Lectura del reómetro a 300 rpm L600 = Lectura del reómetro a 600 rpm n = Índice de flujo k = Índice de consistencia VP = Viscosidad Plástica (cp) YP = PC = Punto Cedente (lbs/ 100ft2)
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2
∆Pf = [( 1.6∗VID )∗( (3n+1 )
4 n )]n
* k∗L300∗ID
∆Pf= 2.27∗10−7∗pL
0.8∗V 1.8∗VP0.2∗LID1.2
HIDRAULICA EN EL ESPACIO ANULAR
Velocidad Media (ft/min)
V = 24.5∗Qb
DH2−OD P2
Velocidad Critica (ft/min)
VC = [3.878∗104∗kpL ][
12−n ]
* [( 2.4(DH−OD P))∗( (2n+1)
3n )][n
2−n ]
Si V <¿ VC Régimen de Flujo Laminar
Si V >¿ VC Régimen de Flujo Turbulento
Perdida de Presión para Flujo Laminar (Psi)
∆Pf = [( 2.4∗V(DH−OD P))∗( 2n+1
3n )]n
*k∗L
300∗(DH−ODP)
Perdida de Presión para Flujo Turbulento ( Psi)
∆ P f = 7.7∗10−5∗pL
0.8∗Qb1.8∗VP0.2∗L
(DH−ODP)3∗(DH +ODP)
1.8
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
C/ Venezuela # 54
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3
HIDRAULICA EN EL TREPANO
Área de Flujo (pulg2¿
TFA = d1
2+d22+d3
2+...+dn2
1304 Donde d1
2 , d22 , d3
2, . .. ,dn2 son los diámetros de las boquillas
Velocidad en las boquillas del trepano (ft/seg)
VBit = 0.32∗Qb
TFA
Perdida de Presión en el Trepano (Psi)
∆ P fBit = pL∗V Bit2
1120
Fuerza de Impacto (lbs)
FI Bit = pL∗Qb∗V Bit
1932
Potencia Hidráulica en el Trepano (Hp)
HHPBit = ∆ Pf Bit∗Qb
1714
Fuerza de Impacto Especifica (lbs /pulg2¿
SFI = 1.273∗FIØBit
2
Potencia Especifica en el Trepano ( Hp / pulg2¿
SHPOB = 1.273∗HHPBit
DH2
Porcentaje de Presión de la Bomba en el Trepano
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
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4
%∆ P fBit = ∆ PfBitPb
∗100 %
Porcentaje de Limpieza de Recortes en el Espacio Anular
% Limpieza = V E . A .−V S
V E. A .
*
100%
POTENCIA EMPLEDA EN LA BOMBA “ PHBomba” (Hp)
PHBomba = PB∗Qb
1714
HIDRAULICA EN LAS CONEXIONES SUPERFICIALES (PSI)
Perdida de Presión por Fricción en Conexiones Superficiales (∆ P f C . S .)
∆ P f C . S . = C * pL*( Q b
100 )1.86 Donde :
C = Coeficiente o Factor de Fricción para el Tipo de Conexiones superficiales
Longitud Equivalente de los distintos tipos de Equipos Superficiales
Densidad equivalente de Circulación (ppg)
pE.D.C . = pL+ ∑ ∆ Pf E . A .0.052∗TVD
Parámetros utilizados :
ID = Diámetro Interno de la Herramienta (pulg)
ODP= Diametro Externo de la Herramienta (pulg)
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
C/ Venezuela # 54
Donde:V E. A .=¿ Menor Velocidad en el espacio anular (Zona más ancha) [ ft /min ]V S = Velocidad de caída de los recortes [ ft /min ]
Caso(Tipo de
Equipo en Superficie)
Tubo Vertical Manguera Unión Giratoria , etc.
Kelly Long. Eq. 3,826-pulg. ID
C
1 40 pies de largo3-pulg. ID
45 pies de largo2-pulg. ID
20 pies de largo2-pulg. ID
40 pies de largo2.25-pulg. ID
2600 pies 1.0
2 40 pies de largo5-pulg. ID
55 pies de largo2.5-pulg. ID
25 pies de largo2.5-pulg. ID
40 pies de largo3.25-pulg. ID
946 pies 0.36
3 45 pies de largo4-pulg. ID
55 pies de largo2-pulg. ID
25 pies de largo2.5-pulg. ID
40 pies de largo3.25-pulg. ID
610 pies 0.22
4 45 pies de largo4-pulg. ID
55 pies de largo3-pulg. ID
30 pies de largo3-pulg. ID
40 pies de largo4-pulg. ID
424 pies 0.15
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5
Si pE.D.C .@zap ¿ pFIT Se fractura la formación
Si pE.D.C .@fondo ¿ pfractura Se fractura la formación
Presión Hidrostática @ condiciones estática
PH = 0.052 * pL*TVD
Presión de fondo @ condiciones dinámicas (Psi)
Pfondo = PH+ ∆ P f E . A .
Pfondo = 0.052 *pE.D.C . *TVD
DH = Diámetro del agujero de la zona analizada (pulg)
L = Longitud de la sección (ft)
pL= Densidad del lodo (ppg)
ØBit = Diámetro del trepano (pulg)
TVD = Profundidad vertical verdadera (ft)
PH = Presion Hidrostatica (Psi)
Qb = Caudal de Boma (GPM)
FORMULARIO DE OPTIMIZACION HIDRAULICA
Caudal Máximo (GPM)
Qmax = 1714∗HHPbPmax .trab.
Caudal Mínimo (Zona más ancha del Espacio Anular)
Qmin=V min∗(DH 2−ODP
2)24.5
Velocidad Mínima en el Espacio Anular (ft/min)
V min= 2 * V S
Velocidad de caída de los recortes (ft/min)
V S=0.45∗¿
Donde U a=VP (cp) para lodos Bentonitico
U a = VP + 300 * YP∗Ø rx
V A
Ø rx= Diametro de las partículas (pulg)
V A = Velocidad Media del lodo en el E. A. de la sección o área de flujo mas grande
YP = PC = Punto Cedente
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
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6
Caudal Critico (GPM) (Zona más angosta del Espacio Anular)
Qc = V c∗(DH2−OD P
2)24.5
Velocidad Critica (ft/min) (Zona más angosta del Espacio Anular)
VC = [ 3,878∗104∗kpL ][
12−n ]* [( 2,4
(DH−OD P))∗( (2n+1)3n )][
n2−n ]
OPTIMIZACION HIDRAULICA MEDIANTE LOS DISTINTOS METODOS
Pendiente
m= log ( PC2
PC1)
log(Q2
Q1)
METODO CARGA MAXIMA (o METODO MAXIMA POTENCIA)
Caída de Presión optima en el sistema excluyendo al trepano
PCoptimo= ( 1m+1 )∗Pmax.trab .
Caudal Optimo de Circulación
Qoptimo = Antilog( logQ2−1m
log( PC2
PCoptimo
))
METODO MAXIMO IMPACTO
Caída de Presión optima en el sistema excluyendo al trepano
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
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7
PCoptimo= ( 2m+2 )∗Pmax.trab .
Caudal Optimo de Circulación
Qoptimo = Antilog( logQ2−1m
log( PC2
PCoptimo
))
METODO MAXIMA VELOCIDAD EN LAS BOQUILLAS
Caudal Optimo de Circulación
Qoptimo = Qmin
Caída de Presión Optima en el Sistema excluyendo al trepano
PCoptimo = Antilog( logPC2−m∗log( Q2
Qoptimo))
Caída de Presión Optima en el trepano
PNoptimo = Pmax .trab. - PCoptimo
Velocidad Optima en las boquillas del trepano
V Noptimo = √ 1120∗PNoptimo
pL
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
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8
Área de flujo optima para el trepano
TFAoptimo = 0.32∗Q optimo
V N optimo
Boquillas optimas ( Combinar con tabla)
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
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OTPIMIZACION HIDRAULICA
Tabla de TFA
NUMERO DE BOQUILLAS
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9
APLICACIONES DE LA HIDRAULICA
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
C/ Venezuela # 54
D
I
A
M
E
T
R
O
D
E
B
O
Q
U
I
L
L
A
S
(#/32)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4 0,0123 0,0245 0,0368 0,0491 0,0613 0,0736 0,0859 0,0982 0,1104 0,1227
5 0,0192 0,0383 0,0575 0,0767 0,0959 0,1150 0,1342 0,1534 0,1725 0,1917
6 0,0276 0,0552 0,0828 0,1154 0,1380 0,1656 0,1933 0,2209 0,2485 0,2761
7 0,0376 0,0752 0,1127 0,1503 0,1879 0,2255 0,2630 0,3006 0,3382 0,3758
8 0,0491 0,0982 0,1472 0,1963 0,2454 0,2945 0,3436 0,3926 0,4417 0,4908
9 0,0621 0,1242 0,1863 0,2485 0,3106 0,3727 0,4348 0,4969 0,5590 0,6212
10 0,0767 0,1534 0,2301 0,3067 0,3834 0,4601 0,5368 0,6135 0,6902 0,7669
11 0,0928 0,1856 0,2784 0,3712 0,4640 0,5567 0,6495 0,7423 0,8351 0,9279
12 0,1104 0,2209 0,3313 0,4417 0,5521 0,6626 0,7730 0,8834 0,9939 1,1043
13 0,1296 0,2592 0,3888 0,5184 0,6480 0,7776 0,9072 1,0368 1,1664 1,2960
14 0,1503 0,3006 0,4509 0,6012 0,7515 0,9018 1,0521 1,2025 1,3528 1,5031
15 0,1725 0,3451 0,5176 0,6902 0,8627 1,0353 1,2078 1,3804 1,5529 1,7255
16 0,1963 0,3926 0,5890 0,7853 0,9816 1,1779 1,3742 1,5706 1,7669 1,9632
17 0,2216 0,4433 0,6649 0,8865 1,1081 1,3298 1,5514 1,7730 1,9946 2,2163
18 0,2485 0,4969 0,7454 0,9939 1,2423 1,4908 1,7393 1,9877 2,2362 2,4847
19 0,2768 0,5537 0,8305 1,1074 1,3842 1,6610 1,9379 2,2147 2,4916 2,7684
20 0,3067 0,6135 0,9202 1,2270 1,5337 1,8405 2,1472 2,4540 2,7607 3,0675
21 0,3382 0,6764 1,0146 1,3528 1,6910 2,0291 2,3673 2,7055 3,0437 3,3819
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10
SWAP PRESSURE ( PRESION DE SUABEO) “PSwap (Psi)”
PSwap (Psi)= PH(Psi) - ∑∆Pf E.A(Psi)
Si : PSwap<PFormacion Amago de Descontrol
SURGE PRESSURE (PRESION DE SURGENCIA)
PSurge (Psi)= PH(Psi) + ∑∆Pf E.A (Psi)
Si : PSurge ¿ PFractura Perdida de Circulación
V a (ft /min )=1.5 [0.45+[ OD2
DH 2−OD2 ] ]∗v p Para Herramienta taponada
V a (ft /min )=1.5 [0.45+[ OD2−ID2
DH 2−OD2+ ID2 ] ]∗v p Para Herramienta abierta
v p Dato en (ft/min)
Velocidad Critica (ft/min)
VC = [3.878∗104∗kpL ][
12−n ]
* [( 2.4(DH−OD P))∗( (2n+1)
3n )][n
2−n ]
Si : V a<¿ VC Régimen de Flujo Laminar
Si : V a>¿ VC Régimen de Flujo Turbulento
Perdida de Presión para Flujo Laminar (Psi)
∆Pf = [( 2.4∗V a
(DH−OD P))∗( 2n+13n )]
n
*k∗L
300∗(DH−ODP)
Perdida de Presión para Flujo Turbulento ( Psi)
∆ P f = 7.7∗10−5∗pL
0.8∗Qb1.8∗VP0.2∗L
(DH−ODP)3∗(DH +ODP)
1.8
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
C/ Venezuela # 54
De Velocidad Media (ft/min) despejo Q} rsub {b} ¿
Qb=Va∗¿ (DH 2−ODP
2)
24.5¿
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11
Conocimiento :
QB ( galmin )=vB(emb/min)*Despl .B(gal/emb) vB(emb/min) = QB ( galmin )
Despl .B (gal /emb)
-Triple Acción simple:
Despl .B(gal /emb) = 0.010206*dc2*LC* Eficiencia
-Duplex Acción doble:
Despl .B(gal /emb) =0.0068(2dc2-dV
2)*LC* Eficiencia
JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA
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