optmizacion hidraulica

8/16/2019 OPTMIZACION HIDRAULICA

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1. INTRODUCCIÓN

El empleo óptimo del caballaje hidráulico (potencia hidráulica) de la bomba delodos es uno de los aspectos de mayor importancia en las operaciones deperforación, especialmente en lo que a la optimización de ésta se refiere. Por este motio, es necesario contar con el conocimiento cabal del equipohidráulico superficial y sus componentes! as" como de la ealuación anal"ticade la ener#"a hidráulica disponible! asociándose #eneralmente el términopotencia hidráulica con el empleo en el campo de las barrenas de toberas. $aprincipal función de las toberas de la barrena es la de mejorar la acción delimpieza del fluido de perforación en el fondo del pozo, incrementando de estamanera la elocidad de perforación, mediante la remoción %casi inmediata% delos detritos #enerados y permitir que los dientes de la barrena incidan sobre

formación ir#en. &ntes de la introducción y empleo de las barrenas de toberasen el campo, la limpieza de los recortes del fondo del pozo era ineficiente y#ran parte de la ida de la barrena se consum"a remoliendo los recortes! lo cuala su ez #eneraba problemas en la perforación del pozo. Por lo tanto, laaplicación de un niel adecuado de la ener#"a hidráulica disponible en el fondodel pozo, producirá un incremento sustancial en la elocidad de penetración! yaque si se lo#ra obtener una %limpieza perfecta% en el fondo del pozo, losrecortes serán remoidos con la misma rapidez con que se #eneran. 'e aqu" la#ran importancia que tiene la determinación del tamao apropiado de lastoberas, la cual es una función de la ener#"a disponible en la barrena y por lo

tanto de las ca"das de presión por fricción. 'e lo antes epuesto es posibleestablecer que el principal objetio de la optimización de la hidráulica deperforación es el de maimizar una función objetio que permita obtener unalimpieza eficiente del fondo del pozo y de la barrena y no la de hacer a#ujero,aun cuando en formaciones muy suaes el chorro del lodo puede por s" soloayudar a %hacer a#ujero%. Es decir, en lo que hacer a#ujero se refiere, lahidráulica de perforación se emplea *nicamente para lo#rar una limpiezaeficiente del fondo del pozo.

2. OBJETIVO GENERALobtener una limpieza adecuada del fondo del a#ujero y de la barrena,

empleando la potencia hidráulica disponible tan eficientemente como seaposible.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS

DETERMINAR

• #asto de flujo• presión de bombeo• relación #asto+presión de bombeo• fluido de perforación• máima potencia hidráulica• potencia hidráulica superficial disponible• potencia hidráulica en la barrena• máimo impacto hidráulico

OPTMIZACION


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• máima elocidad en las toberas

4. MARCO TEORICO

GASTO DE FLUJO 'etermina la elocidad anular del fluido y las ca"das de

presión por fricción en el sistema circulatorio del pozo. P-E/01 'EBOMBEO 'etermina la elocidad del fluido en las toberas de la barrena.RELACIÓN GASTO-PRESIÓN DE BOMBEO 'etermina la potencia hidráulicadisponible en la barrena.

FLUIDO DE PERFORACION 'etermina las pérdidas de presión por fricción enel sistema y la elocidad de acarreo de los recortes. & la fecha, la erdaderaoptimización de la hidráulica de perforación no ha sido completamente definida.Esto se debe a que no se han desarrollado modelos que permitan una mejor definición del efecto de la hidráulica sobre a). $a elocidad de penetración b).$os costos de operación c). El des#aste de la barrena d). $os problemas

potenciales del a#ujero (erosión, etc.) e). $a capacidad de acarreo de losrecortes Por otro lado, a*n en la actualidad eiste desacuerdo en el sentido decual o cuales de los parámetros deberán de ser empleados para indicar el nieladecuado de limpieza hidráulica. in embar#o, actualmente los parámetros ocriterios de diseo hidráulico más com*nmente empleados incluyen a). $amáima potencia (caballaje) hidráulica en la barrena b). $a máima fuerza deimpacto hidráulico c). $a máima elocidad del fluido en las toberas de labarrena -ecientemente, aun cuando no muy bien definido, la elocidad del flujocruzado (cross+flo2) en el fondo del pozo ha sido definida como un criterioalterno de diseo hidráulico. /nesti#aciones recientes han demostrado que la

maimización de este parámetro permite una mejor limpieza del fondo delpozo. in embar#o a la fecha no ha sido posible la definición completa de esteparámetro. &s", la práctica com*n en el diseo de un pro#rama hidráulicooptimizado consiste en la determinación apropiada de los #astos de flujo ytamao de toberas de la barrena, para un pozo y fluido determinado, que comoresultado permitan que al#uno de los criterios de optimización sea máimo. $adecisión con respecto a como definir el balance apropiado entre los elementosde la hidráulica hace de ésta una de las fases más dif"ciles de la optimizaciónde la perforación. 1o obstante, el balance entre los elementos de la hidráulica

$a práctica de campo ha demostrado que la elocidad de perforación seincrementa conforme la ener#"a hidráulica disponible en el fondo del pozo seincrementa! aumentando as" la efectiidad del empleo de las barrenas dechorro.

in embar#o, una ez que se alcanza un niel de limpieza %perfecta%, cualquier aumento de la ener#"a hidráulica en la barrena ya no trae consi#o un aumentoen la elocidad de penetración.


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MÁXIMA POTENCIA HIDRÁULICAPotencia define como la capacidad de realizar un trabajo por unidad de tiempo,por lo que la potencia hidráulica que el fluido desarrolla al moerse a traés delsistema circulatorio está definida por la relación #asto+presión.

POTENCIA HIDRÁULICA SUPERFICIAL DISPONIBLE $a potencia hidráulicasuperficial disponible de la bomba está definida por la si#uiente relación

POTENCIA HIDRÁULICA EN LA BARRENA $a potencia hidráulica en labarrena se epresa mediante

$a potencia hidráulica (caballaje) desarrollada por la bomba se utiliza en partepara encer la resistencia ofrecida por el sistema circulatorio (pérdidas depresión por fricción parásitas), mientras que el resto disponible se destina a labarrena. i se deseara incrementar la potencia superficial a fin de utilizar lamáima potencia de la bomba, ser"a necesario aumentar el #asto decirculación, manteniendo la presión de la bomba constante e i#ual a la presiónsuperficial máima. Esto traer"a como consecuencia un incremento en laspérdidas por fricción a traés del sistema circulatorio, debido al incremento en

el #asto de flujo. Por lo tanto, #ran parte de la potencia superficial desarrolladapor la bomba ser"a destinada a encer principalmente la resistencia a la


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circulación del fluido, a costa del caballaje en la barrena. $o anterior si#nificaque el parámetro que se requiere maimizar es la potencia hidráulica en labarrena y no la potencia superficial.

MÁXIMO IMPACTO HIDRÁULICO

$a fuerza de impacto hidráulico se define como la rapidez en el cambio demomento del fluido con respecto al tiempo! es decir, es la fuerza impartida a laformación por el fluido saliendo de las toberas de la barrena e incidiendo sobreel fondo del pozo. $a teor"a del impacto hidráulico considera que la remociónde los recortes depende de la fuerza con la cual el fluido #olpea el fondo delpozo. $a fuerza del impacto hidráulico es proporcional al #asto de flujo y a lara"z cuadrada de la ca"da de presión en la barrena, definida mediante

3rabajos eperimentales reportados en la literatura han determinado que laelocidad de perforación se incrementa con el incremento en la fuerza deimpacto hidráulico. Eperimentos más recientes han mostrado quemaimizando el impacto hidráulico se maimiza la elocidad del flujo a traésdel fondo del pozo (cross+flo2), obteniéndose as" una mayor elocidad depenetración. Por lo tanto, a fin de obtener una mejor limpieza en el fondo delpozo, es necesario maimizar la fuerza de impacto hidráulico en la barrena.

MÁXIMA VELOCIDAD EN LAS TOBERASEstudios realizados con las primeras barrenas de toberas mostraron que laelocidad de penetración se mejoraba notablemente conforme la elocidad delfluido a traés de las toberas se incrementa. &ntes de la introducción de lasbarrenas de toberas, las bombas se operaban #eneralmente al #astocorrespondiente a la m"nima elocidad anular requerida para leantar losrecortes. En cierto punto, esta práctica actualmente contin*a siendo álida. $aelocidad del fluido a traés de las toberas es proporcional a la ra"z cuadradade la ca"da de presión en la barrena e inersamente proporcional a la densidaddel fluido. 'e tal manera que ésta puede ser epresada como

$a optimización consiste en seleccionar el tamao de las toberas de la barrenade tal manera que la presión superficial a un #asto m"nimo indispensable paraleantar los recortes sea la máima presión superficial disponible. Por lo tanto,la elocidad del fluido a traés de las toberas de la barrena es máima cuandola ca"da de presión en la barrena es máima y la ca"da de presión en la barrenaes máima cuando la ca"da de presión por fricción en el sistema es m"nima y lapresión superficial es máima. & su ez, la ca"da de presión por fricción en elsistema es m"nima, cuando el #asto de circulación es m"nimo. Por lo que laelocidad del lodo en las toberas es máima cuando el #asto es m"nimo y lapresión superficial es máima.


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