Guía-ii-perforación-no-convencional.docx

¿Qué es el torque y arrastre? 

TA: Es el cálculo de fuerzas mecánicas mientras se perfora, para determinar las perdidas por fricción causadas por el torque (al rotar) y por el arrastre (al levantar y bajar la sarta de perforación), este es utilizado para simular y analizar las diferentes condiciones de perforación.

Torque. 

T: Es la diferencia entre el troque aplicado en piso de perforación y el torque disponible en la barrena (fricción rotando). o Nota: Para determinar si el torque es en el fondo se procede a levantar la sarta perforación.

Arrastre. 

A: Es la diferencia de peso entre la sarta estática y viajando (fricción deslizando). o Hacia arriba (medio). o Hacia abajo (alto). o Rotando (ligero).

Fuerzas laterales (side forces). 

FL: El torque y arrastre son causados por las fuerzas laterales y de fricción entre la pared del pozo y la sarta de perforación. o Nota: Las fuerzas laterales dependen del peso, la tensión, el pandeo (buckling), la hidráulica y los ojos de llave (key seating).

𝑆𝐹 =

(𝐷𝐿)(𝜋)(𝐿)(𝑇) (18𝑥103 )

° ) 100𝑓𝑡 𝐿 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑓𝑡) 𝑇 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 (𝑙𝑏) 𝐷𝐿 = 𝐷𝑜𝑔 𝑙𝑒𝑔 (

o Nota: Lubinski determinó que las fuerzas laterales se deben determinar entre

2000𝑙𝑏 30𝑓𝑡

.

o Nota: Debido al pandeo (buckling) la sarta de perforación queda colgada, es decir no toca el fondo, este problema se diagnostica cuando no existe presión diferencial.  Ejercicio: Calcular las fuerzas laterales (sideforces) a través de una sección de tuberías de perforación de 30 𝑓𝑡 con un dogleg de

5° 100𝑓𝑡

,

considerando una tensión de 100,000 𝑙𝑏. 𝑆𝐹 =

(𝐷𝐿)(𝜋)(𝐿)(𝑇) (18𝑥103 )

5° )(𝜋)(30 𝑓𝑡)(100,000 𝑙𝑏) 2617 𝑙𝑏 100 𝑓𝑡 𝑆𝐹 = = (18𝑥103 ) 30 𝑓𝑡 (

𝐷𝐿 =

(𝑆𝐹)(18𝑥103 ) (𝜋)(𝐿)(𝑇)

2000 𝑙𝑏 )(18𝑥103 ) 3.81° 30 𝑓𝑡 𝐷𝐿 = = (𝜋)(30 𝑓𝑡)(100,000 𝑙𝑏) 100 𝑓𝑡 (

Torque reactivo. 

TR: Fuerza que hace la formación sobre la barrena, se genera cuando la barrena corta la roca, puede forzar el redireccionamiento del ángulo de orientación de la herramienta.

Pandeo (Buckling). 

Pandeo helicoidal (Helical Buckling): Rotando.



Pandeo Senoidal (Sinusoidal Buckling): Deslizando.

Esfuerzo (stress).  E: Describe la intensidad de la fuerza interior actuando en un área específica, a través de un punto. o Nota: Un punto dentro y debajo de un cuerpo con carga puede estar expuesto a los siguientes tipos de esfuerzo (stress). Esfuerzo normal (normal stress). 

EN: Fuerza perpendicular que actúa sobre una pequeña área transversal; si la fuerza actúa jalando el esfuerzo es tensional (tensile stess), por lo contrario, si la fuerza actúa comprimiendo el esfuerzo es compresivo (compressive stress).

𝜋 𝐴 = ( )(𝐷𝐸2 − 𝐷𝐼2 ) 4 𝑆𝑁 =

(𝑇) (𝐴)

𝑆𝑁 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑛𝑜𝑚𝑟𝑎𝑙, 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖) 𝑇 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 (𝑙𝑏) 𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 (𝑖𝑛2 ) 𝐷𝐸 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 (𝑖𝑛) 𝐷𝐼 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 (𝑖𝑛) 𝑙𝑏

 Ejercicio: Si una tubería perforación de 5 𝑖𝑛 de 19 ½ 𝑓𝑡 soporta una carga de 100,000 𝑙𝑏, ¿Cuál es la tensión normal? 𝜋 𝐴 = ( )(𝐷𝐸2 − 𝐷𝐼2 ) 4 𝜋 𝐴 = ( )(5𝑖𝑛2 − 4.267𝑖𝑛2 ) = 5.27𝑖𝑛2 4 𝑆𝑁 =

𝑆𝑁 =

(𝑇) (𝐴)

(100,000 𝑙𝑏) = 189,75.33 𝑝𝑠𝑖 (5.27 𝑖𝑛2 )

Grados de la tubería de perforación.    

E - 75. X - 95. G - 105. S - 135.

Esfuerzo de cedencia (Yield stress).  EC: La API (American Petroleum Institute) lo define como el esfuerzo necesario para causar la elongación de 5%. El cálculo la fuerza de cedencia

(yield strength) se obtiene del producto entre el esfuerzo de cedencia (yield stress) y el área se sección trasversal. 𝜋 𝐴 = ( )(𝐷𝐸2 − 𝐷𝐼2 ) 4 𝐹𝑌 = (𝑆𝑌 )(𝐴) 𝐹𝑌 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎, 𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ (𝑙𝑏) 𝑆𝑌 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎, 𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖) 𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 (𝑖𝑛2 )  Ejercicio: Calcular la fuerza de cedencia para una tubería de perforación 𝑙𝑏

de 5 𝑖𝑛 de 19 ½ 𝑓𝑡 grado E.

𝜋 𝐴 = ( )(𝐷𝐸2 − 𝐷𝐼2 ) 4

𝜋 𝐴 = ( )(5 𝑖𝑛2 − 4.267 𝑖𝑛2 ) = 5.27 𝑖𝑛2 4 𝐹𝑌 = (𝑆𝑌 )(𝐴) 𝐹𝑌 = (75,000 𝑝𝑠𝑖)(5.25𝑖𝑛2 ) = 395,625 𝑝𝑠𝑖 Módulo de Young. 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜, 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑦𝑜𝑢𝑛𝑔 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 = 30,000,000 𝑝𝑠𝑖 𝑀𝑌 =

(𝑆𝑆 ) (𝑆𝑖𝑛 )

𝑀𝑌 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔 (𝑝𝑠𝑖) 𝑆𝑆 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑠𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙, 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖) 𝑆𝑖𝑛 = 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛, 𝑆𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝑆𝑖𝑛 =

(𝑆𝑐ℎ ) (𝐿𝑂 )

𝑆𝑖𝑛 = 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛, 𝑆𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛(𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝑆𝑐ℎ = 𝐸𝑙𝑜𝑛𝑔𝑎𝑐𝑖ó𝑛, 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ(𝑓𝑡) 𝐿𝑂 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙(𝑓𝑡)

 Ejercicio: Una tubería de perforación de 5 in de 19 ½

𝑙𝑏 𝑓𝑡

está atrapada

después de jalar 100,000 𝑙𝑏 de tensión, se presentó una elongación (strech) de 5 𝑓𝑡 , ¿A qué profundidad está el atrapamiento? 𝜋 𝐴 = ( )(𝐷𝐸2 − 𝐷𝐼2 ) 4 𝜋 𝐴 = ( )(5 𝑖𝑛2 − 4.267 𝑖𝑛2 ) = 5.27 𝑖𝑛2 4 𝑆𝑁 =

𝑆𝑁 =

𝑆𝑖𝑛 =

(𝑇) (𝐴)

(100,000 𝑙𝑏) = 189,75.33 𝑝𝑠𝑖 (5.27 𝑖𝑛2 ) 𝑀𝑌 =

(𝑆𝑆 ) (𝑆𝑖𝑛 )

𝑆𝑖𝑛 =

(𝑆𝑆 ) (𝑀𝑌)

(189,75.33 𝑝𝑠𝑖) = 6.32𝑥10−4 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) (30,000,000 𝑝𝑠𝑖)

𝐿𝑂 =

𝑆𝑖𝑛 =

(𝑆𝑐ℎ) (𝐿𝑂 )

𝐿𝑂 =

(𝑆𝑐ℎ ) (𝑆𝑖𝑛 )

(5𝑓𝑡) = 7923.93 𝑓𝑡 (6.31𝑥10−4 )

Esfuerzo de curvatura (Bending stress).

𝑆𝐵 =

(𝐸)(𝐷𝐸 ) (2)(𝑅)

𝑅=

5729 𝐷𝐿

𝑆𝐵 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎, 𝑏𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖) 𝐸 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔 (𝑝𝑠𝑖) 𝐷𝐸 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑖𝑛) 𝑅 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑖𝑛) ° 𝐷𝐿 = 𝐷𝑜𝑔 𝑙𝑒𝑔 ( ) 100𝑓𝑡 Esfuerzo torsional (Torsional stress).

𝑆𝑇 =

(𝜋)(𝐺)(𝐷𝐼 )(𝑁) (12)(𝐿)

𝑆𝑇 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙, 𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖)

𝐺 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜, 𝑠ℎ𝑒𝑎𝑟 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑢𝑠 𝑜𝑓 𝑠𝑡𝑒𝑒𝑙 12𝑥106 (𝑝𝑠𝑖) 𝐷𝐼 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑖𝑛) 𝑁 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑟𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝐿 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑟𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑓𝑡) Von Mises Limiting Frequency. 𝑉𝑀𝑆 = √(𝑆𝑁 + 𝑆𝐵 )2 + (3)(𝑆𝑇 )2 𝑉𝑀𝑆 = 𝑉𝑜𝑛 𝑀𝑖𝑠𝑒𝑠 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖) 𝑆𝑁 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑛𝑜𝑚𝑟𝑎𝑙, 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖 ) 𝑆𝐵 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎, 𝑏𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖) 𝑆𝑇 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙, 𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑝𝑠𝑖)  Ejercicio: Una sarta de perforación de 5 𝑖𝑛 de 19 ½

𝑙𝑏 𝑓𝑡

grado G está

atrapada a una profundidad de 9,000 𝑓𝑡, se jala con 350,000 𝑙𝑏, con 9 vueltas. Además existe un dog leg de 𝑙𝑏 𝑔𝑎𝑙

5° 100 𝑓𝑡

y una densidad de lodo de 11

. ¿La tubería va ceder y fallar? 𝜋 𝐴 = ( )(𝐷𝐸2 − 𝐷𝐼2 ) 4 𝜋 𝐴 = ( )(5 𝑖𝑛2 − 4.267 𝑖𝑛2 ) = 5.27 𝑖𝑛2 4 𝑆𝑁 =

𝑆𝑁 =

(350,000 𝑙𝑏) = 66,413.66 𝑝𝑠𝑖 (5.27 𝑖𝑛2 ) 𝑆𝐵 =

𝑅=

(𝑇) (𝐴)

5729 5° 100𝑓𝑡

(𝐸)(𝐷𝐸 ) (2)(𝑅)

= 1,145.80 𝑓𝑡

𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 (1,145.80 𝑓𝑡)(

12 𝑖𝑛 ) = 13,749.60 𝑖𝑛 1𝑓𝑡

𝑆𝐵 =

(30,000,000 𝑝𝑠𝑖)(5 𝑖𝑛) = 5,454.70 𝑝𝑠𝑖 (2)(13,749.60 𝑖𝑛) 𝑆𝑇 =

𝑆𝑇 =

(𝜋)(𝐺)(𝐷𝐼 )(𝑁) (12)(𝐿)

(𝜋)(12𝑥106 𝑝𝑠𝑖)(4.267 𝑖𝑛)(9) = 13,433.45 𝑝𝑠𝑖 (12)(9000 𝑓𝑡) 𝑉𝑀𝑆 = √(𝑆𝑁 + 𝑆𝐵 )2 + (3)(𝑆𝑇 )2

𝑉𝑀𝑆 = √(66,413.66 𝑝𝑠𝑖 + 5,454.70 𝑝𝑠𝑖)2 + (3)(13,433.45 𝑝𝑠𝑖)2 = 75,540.94 𝑝𝑠𝑖 Fuerza de fricción.  FF: El plano inclinado explica la fuerza norma y permite obtener la fuerza de fricción. o Fuerza normal: Perpendicular a las paredes del pozo. 𝑁 = (𝑃) (𝑆𝑒𝑛 ∅) o Fuerza de fricción: A lo largo de las paredes del pozo. 𝐹𝐹 = (𝑃) (𝐶𝑜𝑠 ∅)

𝐹𝐹 = (𝜇)(𝑁)

𝐷𝐸 𝑇𝑜 = (𝜇)(𝑁)( ) (2)(12) 𝑁 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 (𝑙𝑏) 𝐹𝐹 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝑙𝑏) 𝑃 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑟𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑙𝑏) 𝜇 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝑇𝑜 = 𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 (𝑙𝑏) 𝐷𝐸 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑖𝑛) o Nota: En un pozo vertical no existe fuerza de fricción. Por otro lado, en un pozo horizontal la fuerza normal es igual a la fuerza de fricción. Peso en el gancho (Hook load).  Peso rotando fuera del fondo (HL).  Peso sacando (POH).  Peso entrando (RIH).



Ejercicio: Para una sarta de perforación compuesta por tubería de perforación de 5 𝑖𝑛 de 19 ½ 𝑙𝑏/𝑓𝑡, con el siguiente plan direccional, calcular el peso rotando fuera del fondo, peso sacando, peso entrando, así como la fuerza de fricción, con un factor de fricción de .35.

 Peso rotando fuera del fondo (HL). 𝑉 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑉 = (2,000 𝑓𝑡) (19.5

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 0°) = 39,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝑇𝑔 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑇𝑔 = (8000 𝑓𝑡) (19.5

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 60°) = 78,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝐻𝐿 = 𝑆𝑣 + 𝑇𝑔 𝐻𝐿 = 39,000 𝑙𝑏 + 78,000 𝑙𝑏 = 117,000 𝑙𝑏  Peso sacando (POH). 𝑉 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑉 = (2,000 𝑓𝑡) (19.5

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 0°) = 39,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝐹𝐹𝑆𝑣 = (𝜇)(𝑁) 𝐹𝐹𝑉 = (𝜇)((𝑉 )(𝑆𝑖𝑛 ∅)) 𝐹𝐹𝑉 = (. 35)((39,000 𝑙𝑏)(𝑆𝑖𝑛 0°)) = 0 𝑙𝑏 𝑇𝑔 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑇𝑔 = (8000 𝑓𝑡) (19.5

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 60°) = 78,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝐹𝐹𝑇𝑔 = (𝜇)(𝑁) 𝐹𝐹𝑇𝑔 = (𝜇)((𝑇𝑔 )(𝑆𝑖𝑛 ∅))

𝐹𝐹𝑇𝑔 = (. 35)((78,000 𝑙𝑏)(𝑆𝑖𝑛 60°)) = 23,642.49 𝑙𝑏 𝑃𝑂𝐻 = 𝑉 + 𝐹𝐹𝑆𝑣 + 𝑇𝑔 + 𝐹𝐹𝑇𝑔 𝑃𝑂𝐻 = 39,000 𝑙𝑏 + 0 + 78,000 𝑙𝑏 + 23,642.49 𝑙𝑏 = 140,642.49 𝑙𝑏  Peso entrando (RIH). 𝑉 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑉 = (2,000 𝑓𝑡) (19.5

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 0°) = 39,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝐹𝐹𝑉 = (𝜇)(𝑁) 𝐹𝐹𝑉 = (𝜇)((𝑉 )(𝑆𝑖𝑛 ∅)) 𝐹𝐹𝑉 = (.35)((39,000 𝑙𝑏)(𝑆𝑖𝑛 0°)) = 0 𝑇𝑔 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑇𝑔 = (8000 𝑓𝑡) (19.5

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 60°) = 78,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝐹𝐹𝑇𝑔 = (𝜇)(𝑁) 𝐹𝐹𝑇𝑔 = (𝜇)((𝑇𝑔 )(𝑆𝑖𝑛 ∅)) 𝐹𝐹𝑇𝑔 = (. 35)((78,000 𝑙𝑏)(𝑆𝑖𝑛 60°)) = 23642.49 𝑙𝑏 𝑅𝐼𝐻 = 𝑉 + 𝐹𝐹𝑆𝑣 + 𝑇𝑔 − 𝐹𝐹𝑇𝑔 𝑅𝐼𝐻 = 39,000 𝑙𝑏 + 0 + 78,000 𝑙𝑏 − 23,642.49 𝑙𝑏 = 93,357.51 𝑙𝑏



Ejercicio: Para una sarta de perforación compuesta por tubería de perforación con 5 𝑖𝑛 de 30 𝑙𝑏/𝑓𝑡, con plan direccional horizontal, calcular la fuerza de fricción y el torque, con un factor de fricción de .35 y un dog leg 5°

de 100 𝑓𝑡. 𝑉 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑉 = (2,000 𝑓𝑡) (30

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 0°) = 60,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝐹𝐹𝑆𝑣 = (𝜇)(𝑁) 𝐹𝐹𝑉 = (𝜇)((𝑉 )(𝑆𝑖𝑛 ∅)) 𝐹𝐹𝑉 = (. 35)((60,000 𝑙𝑏)(𝑆𝑖𝑛 0°)) = 0 𝑙𝑏 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑎𝑐𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 ∅𝑀á𝑥 𝐿𝐶 = ( ) (100) 𝐷𝐿

𝐿𝐶 = (

90° ) (100) = 1800 𝑓𝑡 5° 100 𝑓𝑡

𝑇𝑔 = (ℎ)(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑇𝑔 = (𝐿𝐶 + 𝐻))(𝑊𝑇𝑃 )(𝐶𝑜𝑠 ∅) 𝑇𝑔 = (1800 𝑓𝑡 + 8000 𝑓𝑡) (30

𝑙𝑏 ) (𝐶𝑜𝑠 0°) = 294,000 𝑙𝑏 𝑓𝑡

𝐹𝐹𝑇𝑔 = (𝜇)(𝑁) 𝐹𝐹𝑇𝑔 = (𝜇)((𝑇𝑔 )(𝑆𝑖𝑛 ∅))

𝐹𝐹𝑇𝑔 = (. 30)((294,000 𝑙𝑏)(𝑆𝑖𝑛 90°)) = 88,200 𝑙𝑏 𝑇𝑜 = (𝜇)(𝑁) (

𝐷𝐸 ) (2)(12)

5 𝑖𝑛 𝑇𝑜 = (. 30)((294,000 𝑙𝑏)(𝑆𝑖𝑛 90°)) ( ) = 18375𝑙𝑏 (2)(12) 

Bache: Volumen de fluido con características diferentes al fluido de perforación.

Ejercicio: Se tiene un pozo vertical de 2000 m de profundidad, con una sarta compuesta de tubería de perforación de 5 𝑖𝑛 diámetro interior de 4.276 𝑖𝑛, perforado con barrena 12 ¼ 𝑖𝑛. Calcular el volumen anular, el volumen en la tubería perforación, el volumen total. Además calcular el volumen necesario para colocar un bache a 1600 m de profundidad, así como determinar el número de emboladas que se requieren. 𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 2000 𝑚 (

𝑉𝐴 = (

𝑉𝐴 = (

1 𝑓𝑡 ) = 6,561.67 𝑓𝑡 . 3048 𝑚

𝐷𝐻 2 − 𝐷𝐸𝑇𝑃 2 )(ℎ) 1029.4

12.25 𝑖𝑛2 − 5 𝑖𝑛2 ) (6561.67 𝑓𝑡) = 797.18 𝑏𝑏𝑙 1029.4 𝐷𝐼𝑇𝑃 2 𝑉𝑇𝑃 = ( )(ℎ) 1029.4

𝑉𝐼 = (

4.2762 ) (6561.67 𝑓𝑡) = 116.54 𝑏𝑏𝑙 1029.4 𝑉𝑇 = 𝑉𝐴 + 𝑉𝐼

𝑉𝑇 = 797.18 𝑏𝑏𝑙 + 116.54 𝑏𝑏𝑙 = 913.72 𝐵𝐿𝑆 𝐵 = 2000 𝑚 − 1600 𝑚 = 400 𝑚

𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 (400 𝑚) (

1 𝑓𝑡 ) = 1,312.33 𝑓𝑡 . 3048 𝑚

12.25 𝑖𝑛2 − 5 𝑖𝑛2 𝑉𝐴𝐵 = ( ) (1,312.33 𝑓𝑡) = 159. 44 𝑏𝑏𝑙 1029.4 𝑉𝑇𝐵 = 𝑉𝐴𝐵 + 𝑉𝐼 𝑉𝑇𝐵 = 159. 44 𝑏𝑏𝑙 + 116.54 𝑏𝑏𝑙 = 275.98 𝑏𝑏𝑙 (𝐷𝐶𝐴 2 )( 10) (98) 𝐶𝑇 =

5.84 𝑖𝑛2 𝑥 10 𝑔𝑎𝑙 = 3.48 98 𝑒𝑚𝑏

𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 (275.98 𝑏𝑏𝑙) (

𝐸𝑚𝑏 =

𝐸𝑚𝑏 =

42 𝑔𝑎𝑙 ) = 11591.16 𝑔𝑎𝑙 1 𝑏𝑏𝑙

(𝑉𝑇𝐵 ) (𝐶𝑇 )

(11591.16 𝑔𝑎𝑙) = 3330.79 𝑒𝑚𝑏 𝑔𝑎𝑙 (3.48 ) 𝑒𝑚𝑏

Pandeo (buckling): Generalmente el pandeo Pandeo helicoidal (Helical Buckling) debe ser considerado en compresión 1.4 veces para el cálculo del pandeo Senoidal (Sinusoidal Buckling). (𝐸)(𝐼)(𝐾𝐵 )(𝑊)(𝑆𝑒𝑛𝜃) 𝐹𝐶𝑅 = (2)√ 𝑅 𝐹𝐶𝑅 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑑𝑒𝑜 𝑠𝑒𝑛𝑜𝑖𝑑𝑎𝑙 𝑐𝑟í𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑙𝑏) 𝐸 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑦𝑜𝑢𝑛𝑔 (𝑝𝑠𝑖) 𝐼 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 (𝑖𝑛4 ) 𝐾𝐵 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛(𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝑊 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 (𝑙𝑏/𝑖𝑛) 𝑅 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑦 𝑒𝑙 𝑝𝑜𝑧𝑜(𝑖𝑛)