Formulas y Tablas

FORMULAS Y TABLAS PARA TRABAJOS DE PERFORACIÓN

INDICE

INTRODUCCION CAPITULO 1 Pág. 1.- Presión Hidrostática ………………………………………………………………………......………….8 2.- Volumen de acero ......................................................................................................................................8 3.- Velocidad anular.........................................................................................................................................9 4.- Capacidad en tubería, agujeros y espacio anular......................................................................................10 5.- Cantidad de barita para densificar el fluido de perforación ( formula y método practico).......................10 6.- Peso de tubería flotada.............................................................................................................................12 7.- Densidad que se obtiene al mezclar dos o más fluidos de diferentes densidades.....................................13 8.- Volumen de aceite ( diesel ) para emulsionar el fluido de perforación inicialmente................................13 9.- Volumen de aceite para aumentar la emulsión..........................................................................................14 10.- Cantidad de agua o aceite necesaria para disminuir la densidad.............................................................14 11.- Cantidad de agua necesaria para disminuir el % de sólidos en exceso....................................................15 12.- Para convertir % en peso a p.p.m. de NaCI.............................................................................................15 13.- Concentración para preparar un lodo base-agua bentonítico...................................................................15 14.- Para convertir cloruros a sal.....................................................................................................................16 15.- Cloruros ( CI- ).........................................................................................................................................16 16.- Velocidad anular optima para rangos normales de diámetros de agujeros y pesos de lodo.....................17 17.- Caballos de potencia hidráulica................................................................................................................17 18.- Calculo de diámetro de toberas................................................................................................................18 19.- Caida de presión en flujo turbulento........................................................................................................19 20.- Densidad de circulación o equivalente.....................................................................................................20 21.- Caída de presión en flujo laminar en el espacio anular............................................................................20 22.- Numero de lingadas para sacar para llenar el pozo..................................................................................21 23.- Capacidad acarreadora de los fluidos.......................................................................................................22 24.- Numero de emboladas/min. Cuando se requiere un determinado gasto...................................................23 25.- Gasto requerido para una velocidad anular...............................................................................................23 26.- Peso de un tubo ( parte lisa ).....................................................................................................................24 27.- Diámetro interno de un tubo......................................................................................................................24 28.- Resistencia a la tensión de un tubo............................................................................................................25 29.- Máximo peso disponible para la barrena...................................................................................................26 30.- Longitud o tramos de lastra barrenas ( D:C: ) para perforar......................................................................27 31.- Punto neutro..............................................................................................................................................28 32.- Área transversal de un tubo.......................................................................................................................29 33.- Diámetro de un tambor..............................................................................................................................29 34.- Servicio realizado por un cable.................................................................................................................30 35.- Carga máxima permisible en las líneas.....................................................................................................31 36.- Equivalencias de tubos de diferentes pesos..............................................................................................32 37.- Presión de formación................................................................................................................................32 38.- Presión total de sobrecarga.......................................................................................................................33 39.- Gradiente geotérmico. ( Costa del Golfo de México ).............................................................................36

40.- Intensidad y severidad de la pata de perro..............................................................................................36 41.- Potencia al gancho..................................................................................................................................38 42.- Lineamiento de gasto y optimización hidráulica....................................................................................39 43.- Volumen de agua para una lechada........................................................................................................39 44.- Principales funciones trigonometricas para triangulo rectángulo.............................................................40 45.- Costo por metro de perforación..............................................................................................................42 46.- Tiempo requerido de una barrena próxima, para obtener el mismo costo por metro (tiempo para salir a mano).............................................................................................................................................................43 47.- Tiempo máximo permisible para que el costo no aumente....................................................................44 48.- Torque de una T.P..................................................................................................................................46 49.- Gasto mínimo recomendable ( Ecuación de Fullerton)..........................................................................46 50.- Volumen de un tanque cilíndrico, en posición horizontal....................................................................47 51.- Diámetro de estrangulador.....................................................................................................................48 52.- Disminución de densidad en un fluido agregando agua o aceite, conservando el volumen constante..49 53.- Tipo de flujo invasor en el pozo............................................................................................................50 54.- Presión inicial y final de circulación en el control de un brote..............................................................51 55.- Densidad de control...............................................................................................................................52 56.- Punto libre..............................................................................................................................................52 57.- El exponente “d”....................................................................................................................................53 58.- Diseño de sarta de perforación...............................................................................................................54 59.- Calculo de la relación aceite / agua..........................................................................................................55 60.- Potencia máxima en la barrena...............................................................................................................55 61.- Desgaste de una barrena de insertos.......................................................................................................55 62.- Peso real (aproximado) sobre la barrena en un pozo direccional...........................................................56 63.- Velocidad de chorro necesaria contra la velocidad de perforación........................................................56 64.- Peso de un materia, en función de su densidad y su volumen................................................................57 65.- Profundidad vertical y desplazamiento horizontal en pozo direccional (ángulo promedio)..................58 66.- Densidad equivalente en una prueba de goteo........................................................................................60 67.- Fuerza que mantienen pegada a la tubería por presión diferencial.........................................................60

CAPITULO II

T A B L A S TITULO 1.- Factor de flotación (Ff) 2.- Densidad de algunos materiales. 3.- Resistencia de materiales. 4.- Pesos de tubería de perforación. 5.- Condiciones optimas de un lodo convencional (base agua) controlado con en viscosímetro “FAN”. 6.- Datos principales de una brida A:P:I: 7.- Peso de lastra barrena. 8.- Contaminantes más comunes y sus efectos en los fluidos base-agua. 9.- Ton-KM para efectuar corte. 10.- Relación entre factores de seguridad y factores de servicio. 11.- Declinación magnética. 12.- Tabla de conversiones. 13.- Condiciones optimas para un fluido de perforación en emulsión inversa. 14.- Longitudes recomendadas para los cortes de cable. 15.- Datos de herramienta Dyna-Dril. 16.- Datos de herramienta Navi-Drill. 17.- Resistencia mecánica del cable (camesa). 18.- Cantidad requerida de aditivos para preparar 1 m3 de fluido de Protexil EI_IMP. 19.- Clasificación API de los cementos utilizados en la industria petrolera. 20.- Aplicaciones de los cementos API. 21.- Catalizadores de uso común en el cemento. 22.- Aditivos de control de filtración. 23.- Retardadores de uso común. 24 Materiales que se añaden comúnmente a las lechadas para controlar perdida de circulación. 25.- Efectos de los aditivos del lodo en el cemento. 26.- Datos para la colocación de grapas en cables. 27.- Resistencia de cables de Manila. 28.- Tipos de anclas. 29.- Equivalencias de conexiones. 30.- Apriete adecuado para conexiones de T.P. y T.P. extra-pesada (H.W.). 31.- calculo de la altura máxima de la unión encima de las cuñas. 32.- Recalcado de tubería. 33.- Identificación y tratamiento de un fluido contaminado. 34.- Concentración optima de obturantes. 35.- Tabla de torsión aplicada a la tubería de perforación mediante la rotaria.

PAG. Perforación Direccional Controlada................................................................................................................99 Control de brotes...........................................................................................................................................139 Glosario.........................................................................................................................................................230

I

N

T

R

O D

U

C

C

I

O

N

La capacidad de analizar cualquier problema en perforación de pozos debe ser en forma sencilla y lógica para aplicar una solución en pocos principios básicos bien conocidos. El enfoque principal de este trabajo consiste en la recopilación de formulas y tablas de aplicación útil y practica para cualquier persona involucrada en los trabajos de perforación.

CAPITULO 1 FORMULAS 1. - PRESIÓN HIDROSTATICA. La presión hidrostática es la presión que ejerce el peso de una columna de fluido a una determinada profundidad. pH = D X P 10 Donde: Ph= Presión hidrostática en Kg/cm2. D = Densidad del fluido de perforación en gr/cm3. P = Profundidad de la columna de fluido en m.

2.- VOLUMEN DE ACERO. Al sacar y meter la sarta de perforación es necesario saber el volumen de fluido que baja o aumenta en las presas para detectar alguna perdida de circulación o entrada de fluido al pozo conociendo el volumen de acero o para otros cálculos. Va = Ps 7.85 Donde: Va = Volumen de acero en m3 o Lts. Ps = Peso de la sarta en el aire en Tons. O Kg.

3.-VELOCIDAD ANULAR. La velocidad anular es la velocidad con que viaja al fluido a la superficie. Va = 24.5 x Q D2 - d2 Donde: Va = Velocidad anular en pies/min. Q = Gasto de bomba en gal/min. D = Diámetro del agujero en pulg. D = Diámetro de la T.P. en pulg.

o

Va = Q x Factor

Ejemplo: T.P. –4 ½”. Agujero- 9 ½”. Gasto- 350 gal/min.

1.- Va = 24.5 x 350 9.5 - 4.5

2.- Va =

8575.0 90.25-20.25

3.- Va = 8575.0 70

4.- Va = 122.5 pies/min.

Va. = 350 gal/min x 0.357 Va = 124.9 pies/min.

4.- CAPACIDAD EN TUBERÍA, AGUJEROS Y ESPACIO ANULAR. V = Di2 * 0.5067

Va = ( D2 – d2 ) * 0.5067

Donde : V = Capacidad en tubería o agujero en Lts/m. Di = Diámetro interior del tubo o agujero sin tubería en pulg. Va = Capacidad anular en Lts/m. D = Diámetro del agujero en pulg. d = Diámetro del tubo en pulg.

5.- CANTIDAD DE BARITA PARA DENSIFICAR EL FLUIDO DE PERFORACIÓN ( FORMULA Y METODO PRACTICO ). Pa = Df - Do 1 - Df Da

x

V

Donde: Pa = peso materia agregado en Kg Df = Densidad final en gr/cm3. Do = Densidad original en gr/cm3. Da = Densidad del materia densificante ( barita ) en gr/cm3. V = volumen del fluido de perforación en lts. Ejemplo: Aumentar la densidad de 1.15 x 1.28 teniendo en el sistema de circulación 220.0 m3 de lodo. ( Densidad de la barita en 4.16 gr/cm3). 1.- Pa = ( 1.28 – 1.15 ) 1 - 1.15 4.16

x

220.000

2.- Pa = 0.13 x 220.000 1 – 0.276

3.- Pa = 28,600 0.724

4.- Pa = 39502 Kg

39502 Kg = 790 sacos 50 kg.

METODO PRACTICO 1ro. Se restan las densidades. 2do. El resultado anterior se multiplica por 28, que es una constante. 3ro. Multiplicando este resultado por el volumen de lodo por densificar en m3 se obtiene finalmente él numero de sacos. Ejemplo: 1.28 – 1.15 = 0.13 0.13 x 28 = 3.64 3.64 x 220 = 800 sacos.

6. - PESO DE TUBERÍA FLOTADA. Pf = Ff x Pa, Ff = 1 - D Da Donde: Pf = Peso de la tubería flotada en ton. Ff = Factor de flotación sin unidades. Pa =Peso de la tubería en el aire en ton. D = Densidad del fluido en gr/cm3. Da = densidad del acero en gr/cm3.

7.- DENSIDAD QUE SE OBTIENE AL MEZCLAR DOS O MÁS FLUIDOS DE DIFERENTES DENSIDADES. Df = (D1 x D2) + (D2 x V2) (V1 + V2) + … Donde:

+ …

Df = Densidad final obtenida en gr/cm3. D1 = Densidad del primer fluido en gr/m3. V1 = Volumen del primer fluido en m3 o lts. D2 = densidad del segundo fluido en gr/cm3 V2 = Volumen del segundo fluido en m3 o lts.

8.- VOLUMEN DE ACEITE ( DIESEL ) PARA EMULSIONAR EL FLUIDO DE PERFORACIÓN INICIALMENTE. Va =

P . (100-P) Donde:

x

V

Va = Volumen de aceite en m3. P = Por ciento que se desea emulsionar en %. V = Volumen del fluido de perforación en m3.

9.- VOLUMEN DE ACEITE PARA AUMENTAR LA EMULSIÓN. Va = (Pf - Pi ) x (100 - Pf)

V

Donde : Va = Volumen de aceite para aumentar la emulsión en m3. Pf = porciento de la emulsión que se desea en %. V = volumen del fluido de perforación en m3.

10.- CANTIDAD DE AGUA O ACEITE PARA DISMINUIR LA DENSIDAD. Va = (PF _- Pi) xV (Df – Da) Donde : Va = Volumen de agua o aceite en m3. Df = Densidad que se desea disminuir en gr/cm3. Di = Densidad que tiene el fluido en gr/cm3. Da = densidad del agua o aceite en gr/cm3. V = Volumen del fluido en que desea disminuir la densidad en m3.

11.-CANTIDAD DE AGUA NECESARIA PARA DISMINUIR ÉL % DE SÓLIDOS EN EXCESO. V=(p x v1 100 Donde: V = Volumen de agua para agregar en m3. P = Porciento de sólidos en exceso = porciento de sólidos en la retorta menos porciento de sólidos normales V1= volumen de lodo en el sistema de circulación en m3.

12.-PARA CONVERTIR % EN PESO A p.p.m. DE NaCL. (%EN PESO DE NACL)X10,000=P.P.M. de NaCL Donde: D = Densidad de la solución en gr/cm3.

13.-CONCENTRACIÓN PARA PREPARAR UN LODO BASE-AGUA (BENTÓNITICO). 70Kg (Bentonita) / m3 (agua). (al7%). Proporciona : Viscosidad de 42 a 48seg. Densidad de 1.079gr/cm3 más o menos. Si no se obtiene viscosidad arriba de 42 seg. Es necesario incrementar la concentración de arcilla, por su deficiente calidad.

14.-PARA CONVERTIR CLORUROS A SAL. P.P.m. NaCL = (P.PM Cl.) x 1.65 P.P.m. KCL = (P.P.m. Cl) x 2.1 P.P.m.CaCL2 = (P.P.m.Cl)x1.56

15.-CLORUROS ( CL¨). p.p.m. CL= ( V.AgNO3)xF V Donde: p.p.m. CL = Partes por millón de cloruros. V.AgNO3 = Volumen de nitrato de plata utilizados para Obtener el color rojizo en cm3. V = Volumen de filtrado en cm3. F = Factor según la concentración del nitrato de plata (1:1,0,000).

16.-VELOCIDAD ANULAR ÓPTIMA PARA RANGOS NORMALES DE DIÁMETRO DE AGUJEROS Y PESOS DE LODO. Vo =

1416 ( DA x D1)

Donde: Vo = velocidad anular óptima en pies/min. Da =Diámetro del agujero en pulg. D1 =Densidad del fluido de perforación en g/r cm.

17.-CABALLOS DE POTENCIA HIDRÁULICAS. H.P.H. =QXP 1714

Donde: H.P.H. =Potencia hidráulica en H.P. Q = Gastos de bomba en gal/min. P = presión en lbs./pulg2 (Se utilizará la presión en donde se requiera él calculo).

18.-CALCULO DE DIÁMETRO DE TOBERAS. J3=3.469 X

QX

J2= 4.249x QX D1 P

D1 ,

P Donde

J3 =Tamaño de tres toberas en 32 avos. Q =gasto de bomba en gal/min. D 1densidad del fluido en gr/cm3. P =perdida de presión que se desea en las barrenas en lbs/pulg2. J2=tamaño de dos toberas en 32 avos. Ejemplo. Bna – 81/2. Gasto – 3oo gal/min. Lodo – 1.20gr/cm3. Presión disponible para lan Bna.-900lbs/pulg2.

1

J3 = 3.469x

300 x

J3 = 3.469x

2 3

1.20 900

300 x 0.036 =3.469 x

10.8

J3 3.469 x 3.286 =11.399 Se toman: 2T – 11/32 y 1T =12/32 ó 3T – 11/32

19.-CAIDA DE PRECIÓN DE FLUJO TURBULENTO 1.86

P =Q

0.8

XG 4.86

952 X D Números de reynolds mayor de 3,000. Donde:

0.2

XVp

XL, Pa = Q 3

1.86

XG

0.8

0.2

XVP

X LA

1.86

(D4 –D3) (D4+ D4+D3 X 952

P =Caída de presión por fricción en el interior del tubo en lbs/pulg2. Q =gasto de bomba en gal/min. G =peso de fluido en m. L =Longitud de tubería en m La =longitud del espacio anular en m. D =Diámetro interior del tubo en pulg. D4 =Diámetro mayor del espacio anular en pulg. D3 =Diámetro menor del espacio anular en pulg. Pa =Caída de presión por fricción en el espacio anular en Lbs/pulg2. Vp = Viscosidad plástica ( corresponde al fluido plástico de tipo Bingham) en centipoises ( cp) Ejemplo: T.P.- 41/2 – 16.6 lbs/pie – 2500.0m D.I.- 3.826¨. Lodo- 1.25gr/cm3 Vp- 20 cp Gasto- 350 gal/min. 1.86

P=350

1

0.8

x 1.25

0.2

x 20

x 2500

4.86

952

2

x

3.826

p = 53.947 x 1.95 x 1.82 x 2500 952 x 679.4

3

P=454 lbs/pulg2

20.-DENCIDAD DE CIRCULACIÓN O EQUIVALENTE DC = Pa x 0.703 + D1 P Donde: Dc = densidad de circulación en gr/cm3. Pa = Caída de presión por fricción en el espacio anular En lbs/pulg2. P = profundidad del pozo en m. D1 = densidad del fluido en gr/cm3.

21.-CAIDA DE PRECIÓN EN FLUJO DE LAMINAR EN EL ESPACIO ANULAR. Pa = L x YP____+ 68.58 (Dh-Dt) Donde: Pa =Caída de presión en el espacio anular en lbs7pulg.2 Dh =Diámetro del agujero en pulg. Dt =Diámetro de la T.P. en pulg.

VP x L x v 27.432(Dh-Dt)2

L = longitud del espacio anular o profundidad del pozo En m. Vp = Viscosidad plática en cp Yp = punto de cedencia en lbs/100ft2 V = velocidad anular en pies/min.

22.-NUMERO DE LINGADAS POR SACAR ANTES DE LLENAR EL POZO L =Ph X 10 , Lt =4 x D2¡ x L-L DL P Donde: L =Disminución del nivel del fluido para una determinada reducción de presión hidrostática en m. Ph =presión hidropática por reducir al sacar la T.P.. en kg/cm2(Máxima recomendable 3.5kg/cm2). Dl= densidad del fluido en gr/cm3. Lt = longitud de T.P. por sacar para llenar el pozo en m. P = Peso de T.P. en kg/m. Ejemplo: Bna = 81/2, T.P. .-4 ½ - 24.73 kg/m. T.R. – 95/8¨ x 8.755¨. Lodo – 1.30 gr/cm3. Disminución de ph –3.0’kg/cm2.

L

L =3.0 x 10 = 23m 1.30

1 3 4

2

2 L =4X8.755 x 23 -23 24.73

L =4 x 76. 65 x 23 - 23 24.73 L =285-23 =262.0 de T.P.

262m = 9.7 cada 10 lingadas, llenar el pozo 27.0

23.-CAPACIDAD ACARREADORA DE LOSFLUIDOS 2

Vs =69.250 X Dx Vf x (Pp-Pf -Vn- Vf-Vs VP x Vf + 399x (Dh-Dp Donde: Vs = Velocidad de deslizamiento de la partícula en pies7min. D = diámetro de la partícula en pulg. Vf =velocidad promedio de la partícula enpies/min. Pp =Peso de la partícula en pies/min3. Pf = peso del fluido en gr/cm3. Vp = viscosidad plástica en gr/cm3.

Yp =Punto de cedencia en lbs/100ft. Dh =diámetro del agujero en pulg.

Dp=Diámetro de la T.P. en pulg. Vn = Velocidad neta hacia arriba de la partícula en pies/min.

24.-NUMERO DE emb/min CUANDO SE REQUIERE UN DE TERMINADO GASTO. Gasto en gal/min = Nro. De emb/min Gasto en gal/emb Al dividir entre gal7emb, se anotarán al 100%, 90% etc. De eficiencia volumétrica que desee.

25.-GASTO REQUERIDO PARA UNA VELOCIDAD ANULAR. QV =Vr F Donde. QV = Gasto requerido para una velocidad anular en gal/min. Vr =Velocidad anular. F =Factor de la velocidad anular Ejemplo: Bna-91/2. T.P.-41/2. Lodo- 1.20gr/cm3. Se desea a tener una velocidad anular de 130 pies/min Calcular el gasto de bomba. Qv =

130 =364 gal/min. 0.357

26.-PESO DE UN TUBO(parte lisa). 2 2

P =(D- d ) x 2.67 Donde: P =peso del tubo en lbs/pie. D = Diámetro externo en pulg. D= Diámetro interno en pulg.

27.-DIAMETRO INTERNO DE UN TUBO DI =

2 D- 0.374x P

Donde: Di =Diámetro del tubo en pulg. D = Diámetro extremo en pulg. D= peso de tubo en Lbs/pie (parte lisa)

Ejemplo: T.p.- 41/2 – peso nominal – 16.6 lbs/pie. Peso parte plana – 14.98 lbs/pie. 2 Di = 4.5 - 0.374 x 14.98

Di =

20.25 – 5.60 =

14.65

Di =3.827¨

28.-RESISTENCIA A LA TENCIÓN DE UN TUBO. RT = 0.1333 x R x P Donde: Rt 0 resistencia de un tubo a la tensión en Kg R = resistencia a la tensión del material en lbs/pulg2 (tabla3). P = peso del tubo ( parte lisa)/pie. Cuando se trate de una tubería nueva se calcula su Resistencia al 90% y usada al 65 o 70%. Ejemplo: T.P.-41/2¨- peso nominal- 16.6 lbs/pie, parte lisa – 14.98 lbs/pie. Grado- x – 105 – Usada. Rt= 0.1333x 105,000x14.98 Rt = 209, 667.0 kg. Al70% 209, 667kg. X0.70 = 146,7666kg., 147 ton.

29.-MAXIMO PESO DISPONIBLE PARA LA BARRENA. Si la tubería de perforación trabaja en compresión a igual forma que tienda a pandearse sufre serios daños. Para evitar este problema, parte del peso de los D.C. ó la herramienta (10%, 15% o 20%) se utiliza para mantener en tensión la sarta de perforación y de esa forma el punto neutro queda en la herramienta; por esta razón a esta parte se le denomina factor de seguridad. Mp = Ph F.S. Donde: Mp = Máximo peso disponible para la barrena en tons. Ph = Peso de la herramienta en el fluido de perforación en ton. F.S. = Factor de seguridad expresándose 1.10 sí es 10% 1.15 sí es 15% etc. EJEMPLO:

Calcular el máximo peso que se le puede cargar a la barrena con un factor de seguridad del 20% y si la herramienta pesa en el lodo 16.0 ton. Mp = 19.0 = 13.3 ton. 1.20

30.- LONGITUD O TRAMOS DE LASTRABARRENAS (D.C.) PARA PERFORAR. Lh = Pm x F.S. Ff x P Donde: Ff = Factor de flotación sin unidades Lh = Longitud de lastra barrenas en m. Pm = Peso máximo que se espera dar a la barrena en Kg FS = Factor de seguridad expresándose 1.10 si es 10%, 1.15 si es 15% etc. P = peso de los D.C. en kg/m. EJEMPLO: Calcular él numero de tramos de D.C. para perforar si se espera dar un máximo peso a la barrena de 12.0 ton. D.C. –6 ½” x 2 ¾” –138.3 kg/m. Lodo 1.22 gr/cm3, Ff –0.844 Factor de seguridad –15% 1.- Lh = 12,000 x 1.15 = 13,800 0.844 x138.3 116.72

2.- = 118.23 m de herramienta

3.- 118.23 m. = 12.93 = 13 tramos ó 4 paradas 9.14 m.

31.- PUNTO NEUTRO. Se denomina punto neutro en la sarta de perforación a la parte del tubo que esta sufriendo el movimiento cíclico de tensión-comprensión y por lo tanto es necesario que este punto se encuentre siempre trabajando en tubos de paredes gruesa, como lo son los D.C. ó la T.P. extrapesada. Pn =

P. S. B. Ff x P.D.C.

P = Lh +

Pe Ff x P

Donde: Pn = Altura a que se encuentra el punto neutro en m. P.S.B. = Peso que se está cargando a la barrena en Kg Ff = Factor de flotación sin unidades. P.D.C. = peso del D.C. en el aire en kg/m. P = Altura a que se encuentra el punto neutro cuando sé esta utilizando la T.P. extrapesada con herramienta en m. Lh = Longitud de la herramienta o D.C. en m. Pe = Peso de la tubería extrapesada que está aplicando a la barrena en Kg = Peso sobre la barrena, menos el peso de los D.C: en el lodo. P = Peso de la T.P. extrapesada (H.W.) en el aire en kg/m.

EJEMPLO: Calcular el punto neutro con los siguientes datos: D.C. – 7 ¾” x 2 ¾”,77.0 m, 208.6 kg/m Lodo – 1.20 gr/cm3, Ff- 0.847 Peso de al herramienta flotada- 13.6 Ton. P.S.B. 11.0 Tons. (11,000 kg.). 1.- Ph = 11,000 = 11,000 = 62.2 m 0.847 x 208.6 176.68

2.- 62.2 m = 6.8 (punto neutro en el 7mo. D.C.) 9.14

32.- AREA TRANSVERSAL DE UN TUBO. At = 0.7854 ( D2 – d2) Donde: D2 = Diámetro mayor en pulg. D2 = diámetro menor en pulg. At = Área transversal del tubo en pulg.

33.- DIÁMETRO DE UN TAMBOR. D= P 8 Donde: D = Diámetro del tambor en pulg. P = Perímetro del tambor en cm.

34.- SERVICIO REALIZADO POR UN CABLE. Tvr = W1 x P (Lp + P) + .2 x P (2ª + C) 1,000,000 Tp = 3 (T2 – T1). Tm = 2 (T4 – T3). Tc = P (Lc + P) Wc + 4 x P x A 2,000,000 *T = 2 x Pt. Donde : Tvr = Trabajo realizado en un viaje redondo en ton-Km. W1 = Peso de la T.P. en Kg/m. P = Profundidad del pozo en m. Lp = Longitud de una parada en m. A = Peso del aparejo en Kgs. C = Peso de los D.C. flotada (Kg/m) menos el peso de la T.P. (Kg/m) flotada: multiplicado por la longitud de las D.C. en Kg Tp = Trabajo realizado cuando se perfora en ton-Km. T2 = Trabajo realizado para un viaje donde se termina de perforar ton-Km. T1 = Trabajo realizado para un viaje redondo a la profundidad donde se comenzó a perforar ton/Km. Tm = Trabajo realizado cuando se muestrea en ton-Km. T4 = Trabajo realizado para un viaje redondo a la profundidad donde se terminó a muestrear ton-Km.

T3 = Trabajo realizado para un viaje redondo a la profundidad donde se comenzó a muestrear ton-Km. Tc = Trabajo realizado cuando se baja un casing (TR) en ton –Km Wc = Peso de la T.R. en el lodo en Kg/m. Lc = Largo de una T.R: en m. T = Trabajo realizado para una operación de pesca en ton-Km.Pt = Trabajo realizado de un viaje redondo a la profundidad total del pozo en ton-Km. *Como sugerencia para un trabajo de pesca muy fuerte se recomienda dicha fórmula.

35.- CARGA MÁXIMA PERMISIBLE EN LAS LÍNEAS. Cm = N x Rr F.S. Donde: N = Número de líneas guarnidas. Cm = Carga máxima permisible en las líneas en ton. Rr = Resistencia a la ruptura del cable en ton. F.S. = Factor de seguridad sin unidades (2.5,3.0,3.5 ó 4) Para la determinación del esfuerzo de trabajo permisible en un cable de acero, se adopta un factor de seguridad; es decir que el cable de acero que está en uso tendrá una resistencia tantas veces mayor que la que se estime para el trabajo con la finalidad de tener mayor seguridad en las operaciones.

36.- EQUIVALENCIAS DE TUBOS DE DIFERENTES PESOS. Ne = Nc x Pc Pe Donde : Ne = Número de tubos equivalentes Nc = Número de tubos conocidos. Pc = peso del tubo de los tramos no conocidos en Lbs/pie o Kg/m. Pe = Peso del tubo de los tramos no conocidos en Lbs/pie ó Kg/m. EJEMPLO: ¿ A cuantos tramos de H.W. de 4 ½” (62.62 Kg/m) equivalen 7 tramos de D.C. de 7 ¼” x 2 13/16” (177 Kg/m)? Ne = 7 x 177 = 19.78 = 20 tramos 62.62

37.- PRESIÓN DE FORMACIÓN. Pf = Ph + PTP Donde: Pf = Presión de formación en Kg/cm2. Ph = Presión hidrostática en Kg/cm2. PTP = Presión en T.P. en Kg/cm2.

La presión de formación es la presión que ejercen los fluidos (gas, aceite, agua salada o las combinaciones de estos) contenidos en los poros de las rocas. A esta presión se le conoce también como presión de roca, yacimiento de deposito y de poro. Se considera para la costa del golfo de México un gradiente de presión normal de formación de 0.1076 Kg/cm2/m que le corresponde al agua salada de densidad 1.076 gr/cm3 y 10 % de sal. EJEMPLO: Calcular la presión normal de formación a 3500.0 m, 0.1076 Kg/cm2/m x 3500.0 m = 377.00 Kg/cm2. La presión de formación es menor que la presión total de sobrecarga ya que si esto no fuera cierto, la presión de formación fracturara la roca.

37.- PRESIÓN TOTAL DE SOBRECARGA. Gs = 0.1 x (1-0) x Dm + 0.1 x 0 x Da Donde: Gs = Gradiente de presión total de sobrecarga en Kg/cm2/m 0 = Porosidad de la roca en fracción. Dm = Densidad de los sedimentos minerales en gr/cm3 Da = Densidad de fluidos en gr/cm3 (principalmente agua salada de 1.07 gr/cm3) La presión total de sobrecarga es la presión ejercida por el peso total de los materiales (sedimentos y fluidos) sobrepuestos a una formación particular o determinada profundidad. Es de interés esta presión debido a la posibilidad de levantar la sobrecarga total, ya sea accidentalmente o a propósito. Por ejemplo, cuando sé esta usando lodo de perforación muy pesado puede ser posible “levantar” la sobrecarga creando una fractura y causando un problema de pérdida de circulación. La fractura hidráulica es una técnica por medio de la cual se levanta la sobrecarga con objeto de incrementar los canales de flujo en tamaño alrededor del pozo. El gradiente de presión total de sobrecarga teórico se toma como 0.231 Kg/cm2/m (1.0/PSI/pie), ya que sé a calculado en términos de promedio de las condiciones de las rocas como la porosidad, densidad de los sedimentos y los fluidos contenidos. Generalmente, el gradiente de presión total de sobrecarga en un área determinada de perforación es menor que el teórico. El conocimiento real es muy importante para algunas operaciones de perforación, como: a) los pesos de los lodos pueden aproximarse al gradiente de presión de sobrecarga y b) la presión máxima que se puede mantener en los preventores para no fracturar la formación (vea problema de ejemplo). EJEMPLO: ¿ Cuál es la presión máxima que se puede mantener en los preventores en caso de un brote para no fracturar la formación si se tiene en el área un gradiente de presión total de sobrecarga de 0.173 Kg/cm2/m ? Prof. = 3,400 m. Lodo = 1.25 gr/cm3. T.R. = 10 ¾” a 2200.0 m. Ph = 2200.00 x 1.25 10

Ph = 275.0 Kg/cm2.

Presión hidrostática actuando en la zapata (considerando que el pozo se encuentra lleno de lodo). Presión de fractura en la zapata – 0.173 Kg/cm2/m x 2200 m = 380.0 Kg/cm2. Presión restante para fracturar - 380.0 – 275.00 = 105.0 Kg/cm2 (mantener una presión menor de 105.0 Kg/cm2). La presión de fractura es la presión necesaria para vencer la resistencia mecánica de la roca o para vencer la presión total de sobrecarga.

39.- GRADIENTE GEOTÉRMICO (COSTA DE GOLFO DE MÉXICO) T = 21.1 + P 35 Donde: T = Temperatura en °C ( a profundidad mayor de 30 m) P = Profundidad en m. EJEMPLO: Calcular el gradiente geotérmico a 4000 m. T = 21.1 + 4000.00 = 21.1 + 114.3 = 135.4 °C 35

40.- INTENSIDAD Y SEVERIDAD DE LA PATA DE PERRO. S.P.P. = P.P. x 30 L.C. P.P.= ang. Cos (sen 01 x sen 02 x cos (&2 - &1) + cos 01 x cos 02) Donde: S.P.P. = Severidad de pata de perro en grados P.P. = Pata de perro en grados. L.C. = Longitud de curso entre dos estaciones en m. 01 = Ángulo vertical u observado en grados (1ra. Estación) 02 = Ángulo vertical u observado en grados (2da. Estación) &1 = Ángulo horizontal o rumbo observado en grados (1ra. Estación) &2 = Ángulo horizontal o rumbo observado en grados (2da. Estación) EJEMPLO: Ángulo de desviación

Primer estudio 9° 45°

Segundo estudio 10° 30’

Dirección de la desviación

N 52° W

N 60° W

Profundidad medida

1,131.0 m

1,158 m

P.P. = Ang. Cos (sen(10.5° x sen 9.75° x cos (60° - 52°) + cos 10.5° x cos 9.75°) P.P. = Ang. Cos (0.1822 x 0.1693 x 0.9902 + 0.9832 x 0.9855 P.P.= Ang. Cos (0.0305 + 0.9689) = áng. Cos 0.9994 P.P. = 1.98°. L.C. = 1158.0 – 1131.0 = 27m.

S.P.P. = 1.98 X 30 = 2.2°/30 m. 27

41.- POTENCIA AL GANCHO. H.P. = Ps x d t x 75 Donde: H.P. = Potencia al gancho en H.P. Ps = Peso de la sarta de perforación en Kg. D = Distancia recorrida en m. T = Tiempo para sacar una lingada en seg. EJEMPLO: Peso de la sarta de perforación: 110.0 ton, altura del piso a la changuera: 27.0 m, tiempo para sacar una lingada: 45 seg. H.P. = 110,000 X 27 = 880 H.P. 45 X 75 Para el caballaje en las máquinas al caballaje obtenido agregue el 30% que se considera como pérdidas mecánicas, causadas en la transmisión desde el motor hasta el gancho, o sea, que se considere un 15% de pérdidas del motor al malacate y un 15% en la transmisión del malacate en las poleas y cable hasta el gancho.

42.- LINEAMIENTO HIDRÁULICA.

DE

GASTO

Y

OPTIMIZACIÓN

Gasto de la bomba: Si la velocidad de penetración es menor a 4.5 m/hr el gasto debe ser 35 G.P.M./pulg. De diámetro de la Bna. Si es mayor, entonces utilizar de 40 a 45 G.P.P./pulg. De diámetro de Bna. Optimización: Potencia hidráulica en la barrena (H.P.H.): Pb = 0.65 x PB Ps = 0.35 x PB Fuerza de impacto en la barrena (I.H.): Ps = 0.51 x PB Pb = 0.49 x PB Donde: Pb = Presión en la barrena. PB = Presión de bombeo. Ps = Pérdida de presión en el sistema de circulación (no incluye la barrena) Nota: En caso necesario, el mínimo gasto que se puede utilizar es de 30 G.P.M./pulg. De diámetro de la barrena.

43.- VOLUMEN DE AGUA PARA UNA LECHADA. Va = P – Vs x D D - Da Donde :

VI = Va + Vs

Va = Volumen de agua en Lt/saco. P = Peso de un saco en Kg. D = Densidad de la lechada en Kg/Lt. Da = Densidad del agua en Kg/Lt. VI = Volumen de la lechada en lt/saco. Vs = Volumen de un saco de cemento en Lt/saco. EJEMPLO: Calcular el número de sacos de cemento y volumen de agua para preparar 100 m3 de lechada de 1.60 gr/cm3. 1.- Vs = Peso de un saco = 50 Kg. = 16.1 Lt/saco Peso especifico 3.1 Kg/Lt. 2.- Va = 50 - 16.1 x 1.60 = 50 - 25.76 = 40.4 Lt/saco 1.60 - 1.0 0.60 3.- VI 0 40.4 + 16 = 56.4 Lt/saco V = ((50 - (B x C)) / (c - 1): 4.- N° de sacos =

E = A + B

100,000 Lt = 1773 56.4 Lt./saco

44.- PRINCIPALES FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS PARA TRIÁNGULO RECTÁNGULO. B

A

C

Sen. A = Cateto opuesto al < A = CB Hipotenusa AB Cos. A = Cateto Adyacente al < A = AC Hipotenusa AB Tg. A = Cateto opuesto al < A = CB Cateto Adyacente al < A AC Los valores de las funciones trigonométricas son razones entre los lados de un triángulo rectángulo por lo tanto, son valores abstractos, que no tiene unidades. Una función trigonométrica contiene tres elementos (ángulo y dos lados) si se tratara de encontrar una de ellas es condición necesaria y suficiente conocer dos elementos. Si tenemos un triángulo rectángulo, podemos aplicar dos de sus propiedades importantes que son las siguientes: I.- En todo triángulo rectángulo, la suma de sus ángulos interiores es igual a 180°.