Diseño de sartas de perforacion

CIED

Diseño de sartas de perforación

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Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Objetivo General Diseñar la sarta de perforación determinand determinando o las secciones de ensamblaje de fondo, las tuberías de perforación y los estabilizado estabilizadores res

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22

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Contenido

Unidad

1. Ensamblaje de fondo

Unidad

2. Comportamiento físico del ensamblaje de fondo

Unidad 3.

Cálculos de diseño de la sarta de perforación

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3 3

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Unidad 1. Ensamblaje de fondo (BHA)

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44

Comportamiento

de Sartas de físico delDiseño ensamblaje deperforación fondo

Definición:

Conjunto de herramientas ubicadas

entre la mecha y la tubería de perforación

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55

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Funciones:

Proporcionar Producir

el peso requerido por la mecha.

hoyos en calibre.

Evitar desviaciones. Minimizar vibraciones y atascamientos.

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66

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Componentes:

Barra de perforación. Tubería pesada (Hevi-Wate). Estabilizadores. Accesorios(amortiguadores, vibradores, substitutos). Motores de fondo. Herramientas de medición.

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77

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Barras de perforación: tipos de barra Barra Lisa

Barra lisa con acanaladas

Barra en espiral

Definición: Componente

principal del ensamblaje de fondo constituido por tuberías de gran espesor, que producen la carga axial requerida por la mecha.

Barra en espiral con acanaladas

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88

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Barras de perforación Peso PB

por pie

= 2,67 (  DE 2

  DI 

2

)

donde: PB

DE DI

: peso de las barras, lbs/pie. : diámetro externo, pulg. : diámetro interno, pulg.

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99

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Barras de perforación

Peso

de las barras (lbs/pie)

Diámetro Diámetro interno (pulg) externo 1 1/ 2 1 3/ 4 2 2 1/4 21/2 2 13 /16 3 3 1 /4 3 1/2 (pulg) 6 1/ 2 6 3/4 7

107 105 102 99 96 91 89 85 116 114 111 108 105 100 98 93 125 123 120 117 114 110 107 103

80 89 98

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10 10

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tubería pesada

Definición: Componente

principal de peso intermedio, pared gruesa con conexiones similares a la tubería de perforación normal para facilitar su manejo.

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Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tubería pesada: características físicas

conexión

Dimensión nominal del tubo

Peso

Recalc. Recalc. Tam. Espesor  Área Central Para Tam. Nom. D.I Elev. 2 (pulg) (pulg ) (Pulg) Nom. (pulg) (pulg) (Pulg) (pulg)

aproximado incl. Tubo y  juntas (lbs) Tamaño de Peso Peso D.E D.I Conexión lbs/ (pulg) (pulg) lbs/pie (pulg) 30 pie

41 /2

23 /4

0,719

7,410

41 /2

4 1 /8

4

NC 40 (4 FH) 51 /4

5

3

1,000

12,566

5 1 /2

51 /8

5

NC 50 (41 /2 IF) 65 /8

211 /16

27,2

815

31 /16

49,3

1480

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12 12

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tubería pesada

Objetivo General: Servir de zona de transición para minimizar cambios de rigidez y reducir fallas.

Fácil manejo en el equipo de perforación home Propiedades mecánicas del ensamblaje Ensamblaje de fondo (BHA)de fondo

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1 3 13

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tubería pesada en perforación direccional El diseño produce menos área de contacto con la pared del hoyo: Menor torsión. Menor posibilidad de atascamiento. Menor arrastre vertical. Mejor control de la dirección.

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Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tubería pesada en perforación vertical.

Se pueden utilizar para reemplazar  parte de las barras y reducir la carga en el gancho, en formaciones blandas. Se puede aplicar peso sobre la mecha en pozos hasta 4 pulgadas más grande que las conexiones.

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1 5 15

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tubería pesada: longitud requerida

Pozos

verticales:

Pozos direccionales:

18 a 21 tubos 30 ó más tubos

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1 6 16

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Estabilizadores Patines Camisa Camisa

reemplazable en el equipo de perforación

Reemplazables RWP

integral

Definición: Herramientas que se utilizan para estabilizar  el ensamblaje de fondo, reduciendo el contacto con las paredes del hoyo para controlar la desviación. Aleta soldada home Propiedades mecánicas del ensamblaje Ensamblaje de fondo (BHA)de fondo

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1 7 17

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Estabilizadoress funciones Estabilizadore Controlan

la desviación, aumentan la tasa de penetración y mantienen la rotación de la mecha alrededor del eje de la sarta. Mayor vida útil de la mecha. Controlan

la centralización y reducen los problemas asociados a la dinámica de la sarta.

Evitan cambios bruscos de la inclinación del pozo.

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1 8 18

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Estabilizadores: Estabilizadore s: perforación direccional Funciones: Limitan la longitud de contacto contacto de las barras con la pared del hoyo. Reducen

Torque Arrastre Pegas diferenciales

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1 9 19

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Estabilizadores:: perforación vertical Estabilizadores Funciones: Limitan el movimiento lateral oscilatorio Minimizan esfuerzos generados por pandeo. Aumentan ciclos de oscilación de fatiga mecánica del material.

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20 20

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tipos de ensamblajes: empacados

Máxima deflexión permisible en la perforación de un objetivo

Simulación de la trayectoria de un ensamblaje de fondo de pozo con dos y tres puntos de apoyo

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21 21

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tipos de ensamblajes: pendular 

Lisa

Simplemente estabilizada

Doblemente estabilizada home

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22 22

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Amortiguadores Mejoras: Perforación más rápida.

Mayor vida útil de la mecha. Menor daño a las barras y tuberías de perforación. Menor daño al equipo de superficie.

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2 3 23

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Vibradores: definición

Herramienta colocada para trabajar la sarta en caso de atascamiento de la misma .

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2 4 24

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Vibradores: características

Pueden ser

de acondicionamiento mecánico, hidráulico o hidromecánico. Son de diferentes diámetros. Pueden

golpear tanto en dirección ascendente, como descendente.

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2 5 25

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Substitutos Substituto de junta Kelly con protector  Substituto de diámetro externo recto.

Definición: Herramientas auxiliares que se utilizan para enlazar  herramientas y tuberías que no son compatibles con el tipo de conexión.

12½´

36´ Caja

Caja

x espiga

x espiga

Caja

Caja

x espiga

36´

Espiga x espiga

x caja

Substituto de sección reducida

48´

48´ 36´o 48´ 36´

36´

Caja Caja

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36´

36´o 48´

x espiga

Espiga x espiga

x caja

Espiga x caja

Caja

x espiga

home

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2 6 26

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Motor de Turbina

Consta

de una unidad multi-etapas de alabes. Se utilizó por primera vez en la unión soviética.

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2 7 27

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Motor de desplazamiento positivo: Es el más utilizado. Consta

fundamentalmente de un estator y un rotor  excéntrico. Los componentes básicos son: - Válvula flotadora. - Sección de potencia. - Acople. - Cojinetes.

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2 8 28

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Unidad 2. Comportamiento Físico de fondo

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2 9 29

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Tema 1: Propiedades mecánicas del ensamblaje de fondo.

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3 0 30

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Se discuten : Propiedades

mecánicas y de comportamiento del ensamblaje de fondo.

Selección del tamaño de las barras y de sus conexiones Uso de tubería pesada como transición Diseño de ensamblajes empacados Selección de estabilizadores.

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3 31 1

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Diámetro del hoyo útil (Lubinsky y Woods)

Patrón

en el fondo de la mecha

Patrón

en el tope de la mecha

X = Diámetro de la mecha X1= Diámetro de hoyo efectivo

Diámetro hoyo útil

DM+DMB 2

Ecuación: DHU= DM + DMB 2 home Propiedades mecánicas del ensamblaje fondo Propiedades mecánicas deldeensamblaje de fondo

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3 32 2

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Barras de perforación Diámetro mínimo (Robert Hoch)

DMB= 2 DCR-DM

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33 33

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Longitud de las barras PS-PSM

PS-PSM

Métodos: Factor de flotación Ley de Arquímides Fuerza Areal

PSM PSMPB

(B)

home

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3 34 4

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Métodos: factor de flotación Configuración Estándar: Tubería de perforación

Zona en tensión

15%

P.N

Barra y tubería de perforación

(Vertical)  N  B

Zona en compresión

85%

Barras

 P SM   x 1,15

!

 F  f    x W  B  x  L B

(Direccional) S  ¡ 

 

!  f  

 x 1,15

 x W   x  

 

 x

CosE

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35 35

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Métodos: factor de flotación

Tubería de perforación Zona en tensión

Tubería de transición (Hevi-wate) 5-10%

Zona en compresión

90-95%

Configuración

de barras, tubería de transición y tubería de perforación. Punto neutro en las barras

P.N

Barras

 N  B

!

 P SM   x  F S   F  f    x W  B  x  L B  x C osE

, F S  1,05  1,1

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3 36 6

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Métodos: factor de flotación

Tubería de perforación

Zona en tensión 15-20%

P.N Tubería de transición (Hevi-wate)

Zona en compresión

Configuración

de barras, tubería de transición y tubería de perforación. Punto neutro en las barras

Barras  H W 

80-85%

« !¬ ¬

£ 

S 

 x

S 

 W   x ¢ 

 f  

 x

CosJ 

T  ¢ 

» 1 ¼ ¼½ W  W   H 

 F  s : 1,15  1,20 

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3 37 7

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Torque de apriete

Conexión

Tipo

API

Torque de apriete mínimo pies- lbs Diámetro interno de las barras (pulg) 1 3/ 4

(pulg)

NC 44

5 3/4 6 6 1/4 6 1/2

*20,895 *26,453 27,300 27,300

2

2 1/ 4

2 1/ 2

2

*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

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3 38 8

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Selección de las conexiones Relación de resistencia a la flexión Módulo de sección de caja Módulo de sección del pin

BSR =

NC50 1 DI 2 1/ 4 2 1/ 2 2 13 /16 3 3 1/ 4 3 1/ 2

2

3

6

6 1/ 8

4 5 DE (pulg) 6 1 /4 6 3/8

1.31 1.34 1.41 1.46 1.56 1.70

1.45 1.48 1.55 1.61 1.72 1.88

1.59 1.63 1.71 1.77 1.89 2.06

1.74 1.78 1.86 1.93 2.06 2.25

6

7

8

6 1 /2

6 5 /8

63 /4

1.89 1.93 2.03 2.10 2.24 2.45

2.04 2.10 2.19 2.28 2.43 2.65

2.21 2.26 2.37 2.46 2.62 2.86

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3 39 9

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Aplicación BSR

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4 40 0

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Método API

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4 41 1

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Selección de conexiones Método API 1ª Opción: BSR cercano a 2,25: 1 y 2,75: 1 cercano a 2,50:1 2ª Opción: BSR a la izquierda de 2,25: 1 3ª Opción: BSR a la derecha de 2,75: 1

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4 42 2

Comportamiento

de Sartas de de perforación físico Diseño del ensamblaje fondo

Método Drilco: principios 1- Barras pequeñas e 6 pulg [ 2,75:1