Hidraulica

La perforación de pozos petroleros requiere de una hidráulica que cumpla con los objetivos de mejorar la eficiencia de la barrena y proveer un eficiente acarreo de los recortes de formación a la superficie. El sistema hidráulico está integrado por el equipo superficial (Bombas de lodos, Manifold del Stand Pipe), la herramienta de perforación, y el espacio anular. Es por esta que desde que sediseña la perforación de un pozo, también se diseña la potencia hidráulica de la barrena (HP) con la finalidad promover la óptima remoción de recortes, incremento en la velocidad de penetración y aumento en la vida de la barrena.

En la planeación de la hidráulica se deben considerar al menos los siguientes parámetros: el estado mecánico del pozo, diámetro y características de la sarta deperforación, información de las etapas de perforación anterior y actual, diámetro y características de la barrena, y reología del fluido de perforación. Otros aspectos como problemas de erosión de las paredes del agujero y condiciones del lodo de perforación también deben ser tomados en cuenta.

Optimización de las toberas

La relación entre Gasto y Presión es reciproca, es decir se aumentaindiscriminadamente la potencia de la bomba, el gasto aumentara; y por lo tanto, se incrementarán las caídas de presión en el sistema. Así también aumenta la potencia destinada para vencer la resistencia a la circulación en todo el sistema sin mejorar en forma significativa la potencia hidráulica en la barrena. Esto significa que la optimización de la potencia hidráulica en la barrena se obtieneno necesariamente por el aumento de la potencia de la bomba sino por medio de la selección adecuada del diámetro de las toberas.

Limpieza del pozo

El flujo del fluido de perforación en el espacio anular debe cumplir entre otros con los siguientes objetivos: dar estabilidad al agujero, proveer un enjarre adecuado para prevenir pérdidas de fluido por filtrados excesivos, proveer lasuficiente presión hidrostática para contener la entrada de fluidos al pozo, y la remoción eficiente de los recortes de la formación.

Metodología practica para el diseño de la hidráulica

1. Determinar el gasto máximo de flujo
2. Determinar el Modelo reológico
3. Determinar el gasto mínimo de flujo

Determinación del gasto máximo de flujo.

Es el gasto máximo disponible (Qmax.) que labomba puede desarrollar dentro de su límite máximo de presión.

Determinación del Modelo reológico

Para la determinación del modelo reológico a utilizar es necesario caracterizar el fluido de perforación. Las lecturas obtenidas del viscosímetro Fann se grafican en escalas lineales y logarítmicas. Si los datos graficados en escala logarítmica muestran una línea recta, indican que elfluido se comporta de acuerdo al modelo de Ley de Potencias. Si los datos graficados en escala lineal muestran una línea recta, indican que el fluido se apega al modelo de Plásticos de Bingham.

Determinación del gasto mínimo de flujo

Es el gasto mínimo necesario para levantar los recortes a la superficie y se obtiene de acuerdo con la siguiente metodología.
Mínimo: 30 galones por pulgadade diámetro de la barrena
Optimo: 40 galones por pulgada de diámetro de la barrena.
Máximo: 60 galones por pulgada de diámetro de la barrena

Se estima un gasto inicial utilizando la siguiente expresión empírica que relaciona el diámetro de la barrena (Db) y el gasto (Qi).

Donde el factor 40 (gal/(min-pg)) corresponde al gasto optimo

La velocidad del fluido en el espacio anular (Va) paraeste gasto es la siguiente:
Va = Velocidad Anular en p/min.
Qi = Gasto de bomba en gal/min.
Da2 = Diámetro del agujero en (pulgadas)
De2 = Diámetro de la T.P. en (pulgadas).

Recomendaciones
• Seleccionar la presión de bombeo de acuerdo a las limitaciones del equipo de superficie (Bombas de lodo).
• Es recomendable además de mantener el fluido de perforación en condiciones...