DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

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DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION MARCO DE DIOS MENDOZA JASPE SERGIO EDGARDO BARBOSA VARGAS ESCUELA DE INGENIERIA DE

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DISEÑO DE SARTA DE

PERFORACIONMARCO DE DIOS MENDOZA

JASPESERGIO EDGARDO BARBOSA

VARGASESCUELA DE INGENIERIA DE

PETROLEOS

Page 2: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

AGENDA

INTRODUCCION

PARTES DE LA SARTA DE PERFORACION

CARACTERISTICAS DE LA FORMACION

FACTORES QUE GENERAN FALLAS EN LA SARTA DE PERFORACION

RECOMENDACIONES PREVIAS AL DISEÑO DE LA SARTA DE PERFORACION

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE LA SARTA DE PERFORACION

METODO COMBINADO DRILCO – API PARA DISEÑO DE BOTELLAS Y TUBERIA

BIBLIOGRAFIA

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

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INTRODUCCION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Page 4: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

CARACTERISTICAS DE LA FORMACION

Page 5: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

CARACTERISTICAS DE LA FORMACION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

CLASIFICACION DEL INTERVALO DE

HUECO A PERFORAR SEGUN TENDENCIA A

LA DESVIACION

• ALTA• MEDIA• LIGERA

CLASIFICACION DE LAS

FORMACIONES

• DURAS• SEMIDURAS• BLANDAS• ABRASIVAS• NO ABRASIVAS

TENDENCIA DE LA SARTA A DESVIARSE

• BUZAMIENTO• FALLAS GEOLOGICAS• FRACTURAMIENTO• DUREZA• PERFORABILIDAD

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CURVATURAS SEVERAS (DOGLEGS)

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Una curvatura severa puede ser formada cuando hay un cambio significativo en la

inclinación o en la dirección del hueco.

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OJOS DE LLAVE (KEYSEAT)

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El ojo de llave generalmente se produce con la acción de trabajo

continua de la tubería en la curvatura severa.

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DOGLEG Y KEYSEAT

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SARTA TIPO PENDULAR

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La técnica del conjunto pendular se basa en el aprovechamiento de las fuerzas gravitacionales para ayudar en el control y/o corrección de la desviación.

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SARTA TIPO EMPACADA

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Su objetivo es dominar las tendencias del pozo a la desviación y forzar a la broca a perforar en la misma dirección mediante el uso

de un número suficiente de estabilizadores inmediatamente

sobre la broca.

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PARTES DE LA SARTA DE PERFORACION

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BHA (BOTTOM HOLE ASSEMBLY)

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Es la sección inferior de la sarta de perforación, y

cuenta con los siguientes elementos:BROCA (DB)

BOTELLAS DE PERFORACION (DC)

ESTABILIZADORES O RIMADORES

TUBERIA DE PERFORACION PESADA (HWDP)

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SELECCIÓN DE CONEXIONES PARA BHA

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Se realiza a partir de la resistencia a la flexión (BSR)

de la siguiente manera: Para perforaciones poco profundas con

poca experiencia de fallas BSR entre 2.0 y 3.0.

Para perforaciones mas severas o con experiencia de fallas BSR entre 2.25 y 2.75.

Utilizar una BSR en el límite superior para diámetros mayores a 8”.

Utilizar una BSR en el límite inferior para diámetros de 5” o menos.

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CONFIGURACION DEL BHA TIPO 1

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CONFIGURACION DEL BHA TIPO 2

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CONFIGURACION DEL BHA TIPO 3

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BOTELLAS DE PERFORACION (DC)

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Son tubos de acero, pesados, de paredes gruesas, con conexiones

de rosca en ambos extremos y una longitud promedio de 30

pies.

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BOTELLAS DE PERFORACION (DC)

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Tamaño del Hueco, Pulg.

Revestimiento a Correr, Pulg.

Rango Ideal de las botellas de Perforación Tamaños disponibles según API,

Pulg.Min. Max.

6 1/86 1/46 3/4

4 1/24 1/24 1/2

3.8753.7503.250

4.7504.8755.125

4 1/8, 4 3/44 1/8, 4 3/4

3 1/2, 4 1/8, 4 3/4, 5

7 7/8 4 1/25 1/2

2.1254.225

6.1256.125

3 1/8, 3 1/2, 4 1/8, 4 3/4, 5, 64 3/4, 5, 6

8 3/8 5 1/26 5/8

3.7256.405

6.5006.500

6 1/2, 6 3/46 3/4

8 1/2 6 5/87

6.280*6.812

6.7506.750

6 1/2, 6 3/46 3/4

8 3/4 6 5/87

6.0306.562

7.1257.125

6 1/4, 6 1/2, 6 3/4, 76 3/4, 7

9 1/2 77 5/8

6.8127.500

7.6257.625

6, 6 1/4, 6 1/2, 7, 7 1/4**7 5/8

9 7/8 77 5/8

5.4377.125

8.0008.000

6, 6 1/4, 6 1/2, 6 3/4, 7, 7 1/4, 7 3/4, 8 7 1/4, 7 3/4, 8

10 5/8 7 5/88 5/8

6.375*8.624

8.5008.500

6 1/2, 6 3/4, 7, 7 1/4, 7 3/4, 8, 8 1/48 1/4

11 8 5/8 8.250 9.625 8 ¼, 9, 9 1/212 1/4 9 5/8

10 3/49.000

*11.25010.123510.125

9, 9 1/2, 9 3/4, 1010

13 3/414 3/417 1/2

202426

10 3/411 3/413 3/4

1618 5/8

20

9.7508.750

11.25014.00015.50016.000

11.25012.00013.37514.75016.75019.500

9 3/4, 10, 119, 9 1/2, 9 3/4, 10, 11, ***12

**12**14**16**16

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BOTELLAS DE PERFORACION (DC)

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DE (pulg) Junta Diámetro interior (pulg)

1 – ½” 2 2 ¼” 2 13/16” 3

3 – 1/8 API 23 2600

3 – ¾ 2 – 3/8 IF 4700

4 – 1/8 2 – 7/8 IF 6800 7300

4 – ¾ 3 – ½ IF

9900 9900

5 13800 12800

6 – ¼ 4 – ½ IF

22800

6 – ½ 29500

7 – ¼ 5 – ½ REG 36000

7 – ¾

6 – 5/8 REG

50000

7 – ½ 46000 46000

8 53000 50000

9

7 – 5/8 REG

83000

9 – ½ 88000

8 – ½ 60000

11 8 – 5/8 REG 124000

4 – ½

NC – 35

8900 6900

4 – ¾ 10800 9200

5 10800 9200

6 – ¼ 4 IF

28000 22200 20200

6 – ½ 28000 22200 20200

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CALCULO DE LONGITUD DE BOTELLAS DE PERFORACION (DC)

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

) Dit - - Dit + Deb ( D * 0.0408 - W

)] Dit - ( * L * D * [0.0408 + F * PSB = L

2222Lb

22Ls

b

Det

Det

Lb: Longitud de botellas requeridas (pies)PSB: Peso sobre la broca (libras)PBA: Peso disponible de las botellas (libras)DL: Densidad del lodo (libras/galón)L: Longitud vertical total del pozo (pies)Wb: Peso nominal de botellas (libras/pie)Det: Diámetro externo de la tubería (pulg)Deb: Diámetro externo de botellas (pulg)Dit: Diámetro interno de la tubería (pulg)Dib: Diámetro interno de botellas (pulg)Fs: Factor de seguridad.

Page 21: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

CALCULO DE LONGITUD DE BOTELLAS DE PERFORACION (DC)

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

) Dit - - Dit + Deb ( D * 0.0408 - W

)] Dit - ( * L * D * [0.0408 + F * PSB = L

2222Lb

22Ls

b

Det

Det

Lb1: Longitud de botellas de mayor diámetro (pies)Lb2: Longitud de botellas de menor diámetro (pies)Pb1: Peso total de las botellas de mayor diámetro (lb)Deb1: Diámetro externo de las botellas de mayor diámetro (pulg)Deb2: Diámetro externo de las botellas de menor diámetro (pulg)Dib2: Diámetro externo de las botellas de menor diámetro (pulg)

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TUBERIA PESADA DE PERFORACION (HW)

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Tubería de peso intermedio entre las botellas y la tubería de perforación

que se caracteriza por tener el diámetro externo similar al de la

tubería de perforación y el interno similar al de las botellas, paredes

gruesas y una unión de conexión extra larga.

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TUBERIA PESADA DE PERFORACION (HW)

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ESPECIFICACIONES DE LA TUBERÍA PESADA DE PERFORACIÓN

TAMAÑO NOMINAL

pulg. 

CUERPO UNIÓN DE CONEXIÓN PESO

Dimensiones nominales del

cuerpoSección upset

Propiedad del cuerpo

Tamaño 

DE. 

DI

Propiedades mecánicas

Torquede

conexión

Peso incluyendo cuerpo y conexión

DI

Espesor de la paredPulg.

ÁreaPulg.

Centro pulg.

 

Terminaciones pulg.

 

Esfuerzo tensión

lbs

Esfuerzo torsión pie-lb Esfuerzo

tensión lbs

Esfuerzo torsión pie-lb

lb-pie

Tubo de 30

pies

½ 2 0.718 6.280 4 3 345.400 19.535 NC38 4 2 782.000 9.500 9.900 26 810

4 2 0.718 7.410 4 4 407.550 28.745 NC40 5 2 735.000 25.000 13.250 28 870

4 ½ 2 0.875 9.965 5 4 548.075 40.625 NC46 6 2 996.000 42.800 21.800 42 1290

5 3 100012.56

75 5 691.185 56.365 NC50 6 3 1.300.000 45.500 29.400 50 1550

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ESTABILIZADORES O RIMADORES

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Se encargan de reducir los esfuerzos de la conexión al restringir el

movimiento de vaivén del BHA, además de mantener centrada la sarta y evitar pegas contra las formaciones

atravesadas.

Page 25: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

TUBERIA DE PERFORACION (DP)

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Es la parte de la sarta que transmite la potencia rotacional a la broca y conduce el fluido de

perforación al fondo del hueco.

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TUBERIA DE PERFORACION (DP)

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NUEVA

Nunca ha sido utilizada.

PREMIUM

Desgaste uniforme

y 80% del espesor original.

CLASE 2

Espesor mínimo permisible de 65% del original y 80% del diámetro original.

CLASE 3

Espesor mínimo

permisible de 55%

del original.

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TUBERIA DE PERFORACION (DP)

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Tp(pulg)

PesoLbs / pie Grado

Junta Torque (lbs / pie)

Tipo D.E (pulg) D.I(pulg) Nueva Premium Clase 2

3 – ½

13.30

E

NC – 38IF

4 - ¾ 2 – 11/16 9100 7300 5800

X – 95 5 2 – 9/16 10200 8800 7300

G – 105 5 2 – 7/16 11100 9900 8300

S - 135 5 2 - 1/8 13300 12600 10400

S - 135 NC – 40FH 5 - 3/8 2 – 7/16 15000 7800 10200

15.50

E

NC - 38

5 2 – 9/16 10200 7800 6800

X – 95 5 2 – 7/16 11100 9900 8300

G - 105 5 2 - 1/8 13300 10900 9300

S - 135 NC – 40FH 5 – ½ 2 – ¼ 16500 14400 11400

Page 28: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

TUBERIA DE PERFORACION (DP)

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TENSIÓN Y TORSIÓN PARA TUBERÍA CLASE PREMIUM

DiámetroExterno(pulg)

Peso Nominal

con Acople (lb/pie)

Esfuerzo por torsión basado en desgaste uniforme

(pie – libras)

Datos por tensión basados en desgaste uniforme a un esfuerzo mínimo de

tensión(libras)

E 95 105 135 E 95 105 135

2 3/8 4.856.65

37254811

47196093

52156735

67058659

76893.107616

97398136313

107650.150662

138407193709

2 1/8 8.85.10.40.

83328858

862011220

886512401

1139715945

***166535

135465210945

****233149

192503299764

3 ½9.50

13.3015.50

110941436116146

140521819120452

155312010622605

199682585029063

152979212150250620

193774268723317452

214171297010350868

275363381870451115

Page 29: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

TUBERIA DE PERFORACION (DP)

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Page 30: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

FACTORES QUE GENERAN FALLAS EN LA SARTA DE PERFORACION

Page 31: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

ESFUERZO AL DOBLAMIENTO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

El rango de comportamiento para el esfuerzo a la curvatura ha sido estandarizado entre los valores

de 2.25 a 2.75 por los fabricantes de tubería. Estos valores son la relación entre la rigidez de la caja y del pin, comúnmente conocido como el balance de

conexión.

Page 32: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RESISTENCIA A TORSION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Es la resistencia que presentan las conexiones a un torque determinado, la cual al ser

sobrepasada en operaciones de apriete o por efecto del

sistema de rotación produce desgaste y daños en dichas

conexiones.

(H90) 56200 o (API) 62500

tensión la a mínimo esfuerzo x orecomendad torque = ) pie - Lb. ( torque al aResistenci

Page 33: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RESISTENCIA A TORSION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Page 34: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RESISTENCIA A TORSION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Page 35: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RESISTENCIA A TORSION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Page 36: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DEFORMACION PLASTICA

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Una de las formas como se presenta esta falla es al

descargar el pin de la parada de botellas a conectar sobre la rosca de la caja que está en la

mesa rotaria, lo cual podría generar un alisamiento en el

tope de las roscas o desviación del ángulo del hilo.

Page 37: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RASPADURAS O ASPEREZAS

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Se presentan con mayor frecuencia en los hombros de

las botellas y son causados por la falta de lubricación entre las

partes en contacto bajo la acción de grandes esfuerzos o por golpes directamente sobre

ellos.

Page 38: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

FATIGA

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Es la acumulación de esfuerzos que actúan sobre el metal y debilitan a éste. Cuando dicha acumulación

llega a sobrepasar los límites de resistencia del

metal, se causan rompimientos del tubo sin causa externa aparente.

Page 39: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

CORROSION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Es la alteración o degradación química del material por causas del medio que lo

rodea, tal como: los gases con sulfuro de hidrógeno, el oxígeno, el bióxido de

carbono, las sales disueltas formando ácidos en el fluido

de perforación (Ph bajo), etc.

exposicion horas* ) pulg ( Area

2.781* perdidos miligramos = ]

año

pullb/[ K

2

2

Page 40: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

VIBRACIONES

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Las vibraciones que pueden ocurrir en la sarta de

perforación son del tipo nodal, que ocurre al vibrar la tubería

entre las uniones, similar a una cuerda de violín. Otro tipo

común puede ser el pendular. Ambas producen esfuerzos de curvatura, desgaste excesivo,

etc.

)d + D( l

10 x 4.76 = RPM 22

2

6

L10 x 2.58

= RPM5

RPM: Velocidad crítica (RPM)D: Diámetro externo tubería

(pulg)d: Diámetro interno tubería

(pulg) l: Longitud de un tubo (pulg.)

L: Longitud total de la sarta (pies)

Page 41: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

SEVERIDAD EN AL CURVATURA DEL HUECO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Como resultado de la fatiga producida por la rotación, en

secciones del hueco con cambios severos en la dirección o con

dogleg se producen daños en la tubería.

KL ED

(KL) tanghip b 432000 = C

2

)33500 - t( ])(670

(0.6)[ - t )

67

10( - 19500 = b 2

2

A

T = f

C: Máxima curvatura permisible (grados/100 pies)E: Módulo de Young, 30 x 106 lppc (acero)D: Diámetro externo tubería (pulgadas)L: Punto medio entre las uniones (pulgadas) (180 pulgadas para tubería rango 2)T: Tensión bajo la curvatura forzada (libras)b: Máximo esfuerzo de doblamiento permisible (lppc)A: Área seccional de la tubería (pulgadas2)f: Esfuerzo de tensión flotando (lppc)

Page 42: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

COLAPSO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Es la resistencia del tubo a cualquier fuerza que trate de unir sus paredes. Es crítica cuando se tiene la tubería completamente vacía, por ejemplo, en una prueba de formación o cuando baja la

tubería con la broca tapada. Se recomienda un factor de

seguridad del 15% al 20%.

Page 43: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

ESTALLIDO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

El estallido ocurre cuando la presión dentro de la tubería de

perforación excede su resistencia de estallido. Para una misma presión interna, el

peor caso es cuando se tiene el anular vacío, por ejemplo en

una pérdida total de circulación.

DATOS DE PRESIÓN INTERNA Y DE COLAPSO PARA TUBERÍA USADA API CLASE PREMIUM

Diám.Ext.

(pulg.)

Presión nomimal

incluyendo rosca y cople

(lb/pie)

Valores mínimos de la presión de colapso (lppc)

Valores mínimos de la presión de estallido a la mínima

resistencia a la elongación (lppc)

E 95 105 135 E 95 105 135

2 3/8 4.856.65

8522.13378.

10161.16945.

10912.18729.

12891.24080.

9600.14147.

12160.17920.

13440.19806.

17280.25465.

2 1/8 6.8510.40

7640.14223.

9017.18016.

9633.19912.

11186.25602.

9057.15110.

11473.19139.

12680.21153.

16303.27197.

Page 44: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RECOMENDACIONES PREVIAS AL DISEÑO DE

LA SARTA DE PERFORACION

Page 45: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RECOMENDACIONES PREVIAS AL DISEÑO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Nunca se debe reducir el diámetro más de dos pulgadas de una sección a otra de la sarta.

Deben evitarse componentes con soldaduras puesto que modifican las propiedades de las piezas originales.

El radio de rigidez entre las secciones adyacentes de botellas y tubería, no debe exceder a 5.5 para reducir las fallas por fatiga.

tubo del externo radio

inercia de momento =rigidez de Radio

Page 46: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RECOMENDACIONES PREVIAS AL DISEÑO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

La torsión máxima de operación no debe exceder la torsión de apriete de la unión.

Colocar el torque recomendado por el API o el fabricante.

Colocar las cuñas para botellas y la grapa, dejar aproximadamente de 2 a 3 pies sobre la mesa para la conexión.

Evitar ajustes excesivos o defectivos o roscas montadas, que pueden producir aplanamiento en las crestas de las roscas o cambiar el ángulo del hilo.

Page 47: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

RECOMENDACIONES PREVIAS AL DISEÑO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Utilizar la grasa indicada; las grasas API contienen entre un 40 - 60 % por peso de zinc metálico finamente pulverizado o un 60% por peso de grafito fino metálico y un máximo de 0.3% de sulfuro.

El equipo de trabajo, tal como llaves, cuñas y torquímetros debe estar calibrado y en buen estado.

El enrosque inicial debe ser suave, para luego obtener el torque deseado con firmeza y así evitar un posible daño prematuro en las roscas.

Page 48: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE LA SARTA

DE PERFORACION

Page 49: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

PARAMETROS DE DISEÑO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Profundidad total del pozo o de la sección a diseñar

Tamaño del hueco Máxima densidad esperada del

lodo Margen de sobretensión (MOP) =

50.000 a 150.000 Lbs Factor de seguridad por tensión =

1.5 Factor de seguridad por colapso =

1.15 Factor de seguridad por estallido =

1.25 Longitud, diámetro externo e

interno y peso en libras por pie de las botellas y HW.

Tamaños disponibles y existentes de tubería de perforación junto con sus propiedades mecánicas.

Profundidad y diámetro de la última tubería de revestimiento

Page 50: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR TENSION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Se efectúa con base en la carga estática soportada en el tope de cada clase o sección de tubería,

teniendo en cuenta el peso flotado de la tubería, botellas, etc., inmediatamente por debajo.

1. El valor del mínimo esfuerzo por tensión se divide por el factor de seguridad y al resultado se le resta: la tensión extra asumida, el peso flotado de las botellas, la tubería pesada y las tuberías seleccionadas para la parte inferior.

2. El peso real del tubo (nominal más la unión), se multiplica por el factor de flotación.

Page 51: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR TENSION

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

3. El resultado obtenido en el numeral 1., se divide por el obtenido en 2., para hallar la máxima longitud permisible por tensión que se puede bajar de la tubería seleccionada.

4. El peso total flotado de la longitud hallada se usa para diseñar la siguiente sección de tubería de mayor resistencia.

lb/gal) (65.5

(lb/gal) actual lodo densidad - 1 = FF

Page 52: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR COLAPSO

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

Se revisa la resistencia de la tubería por colapso en la base de cada sección, dividiendo la resistencia al colapso del tubo inferior corregida por tensión entre la presión hidrostática

externa máxima que soportará y asegurándose que el resultado

(factor de seguridad al colapso), sea igual o mayor de 1.15.

Pc = Pa – Pdp + H(a - dp)

Page 53: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

CALCULO DE RESISTENCIA AL COLAPSO CORREGIDO POR TENSION

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Tubería Premium, 5"-19.5# - E.

Tubería vacía con lodo de 15

lpg en el anular y último tubo

tensionado con 50000 lb.

Esfuerzo de cedencia de la

grado E = 85000 lb.

Resistencia al colapso de la

tubería = 7041 psi.

Page 54: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

CALCULO DE RESISTENCIA AL COLAPSO CORREGIDO POR TENSION

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1. Hallar la reducción de diámetro

para la clase Premium con respecto

a la nueva.

2. Calcular el área seccional

remanente así.

3. Calcular la presión equivalente

a la tensión.

4. Hallar el porcentaje del

esfuerzo de cedencia que

representa la carga anterior.

RTA: 6477 psi.

Page 55: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

CALCULO DE RESISTENCIA AL COLAPSO CORREGIDO POR TENSION

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Page 56: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR TORQUE

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El torque aplicado durante cualquier tipo de operación no

debe exceder el torque recomendado para ajustar la conexión; el API RP 7G en su sección quinta presenta una

fórmula para aproximar un valor de torque durante la

perforación, de tal forma que pueda controlar las revoluciones

para no exceder el torque máximo.

RPM

5250 * HP = T

Page 57: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR ESTALLIDO

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Ocasionalmente la tubería puede

estar sometida a alta presión

interna, por lo tanto se puede

revisar para determinar un

factor de seguridad,

recomendable mayor o igual a

1.25. Se obtiene dividiendo la

resistencia al estallido de la

tubería, entre la presión total

interna que se prevé soportará.

Page 58: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR APLASTAMIENTO DE CUÑAS

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Ejercen una compresión radial

sobre la tubería de perforación,

la cual puede llegar a deformar

el tubo.

La longitud de la cuña, su

coeficiente de fricción, el

diámetro de la tubería y otros

determinan la constante de

aplastamiento por cuña (SH/St).

Page 59: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR APLASTAMIENTO DE CUÑAS

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Page 60: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

DISEÑO POR APLASTAMIENTO DE CUÑAS

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Asumiendo que el tubo no está

atascado, la tensión máxima

ejercida por las cuñas es la de

trabajo (PW).

Pw(Sh/St) ≤ PA

MOP≥(Sh/St – 1)

Page 61: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

METODO COMBINADO DRILCO – API PARA

DISEÑO DE BOTELLAS Y TUBERIA

Page 62: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

PARAMETROS DE DISEÑO DEL EJEMPLO

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Profundidad vertical del pozo (L): 10.000 pies.

Peso sobre la broca (PSB): 40.000 lb. Botellas disponibles: 8" * 2 13/16" - 150

lb/pie. Longitud promedio: 30 pies. Peso del lodo (DL): 10 lpg. Tubería de perforación: 5"- 19.5 lb/pie.

Grado G105, Premium. Unión 6 3/8" XH * 3 1/2".

Peso total de la tubería (Wt): 21.09 lb/pie.

Resistencia al colapso: 8760 lppc. Resistencia al estallido: 12160 lppc. Resistencia a la tensión: 436150 lb. Resistencia al torque: 45200 lb-pie. Torque recomendado para la unión:

23400 lb-pie. Tensión extra: 150.000 lb. Configuración BHA Tipo 1. Tensión en último tubo para corrección

del colapso: 100,000 lbs

Page 63: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

METODO DRILCO - API

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1. Hallar el peso y la longitud de las botellas para el peso sobre la broca requerido:

Pb = (PSB * FS) / FF

Pb = (40000 * 1.3) / 0.847 = 61400 lb.

Lb = 61400 lb./ (150 lb/pie) = 409 pies.

Cantidad de botellas = 409 pies / (30 pie/botella) = 13.6 botellas.

El peso real será: 15 * 30 * 150 = 67500 lb y la longitud= 450 pies.

Page 64: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

METODO DRILCO - API

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2. Determinar la resistencia a la tensión de las tres formas siguientes:

a. R1 = (máx.resistencia a la tensión * 0.9) / C

R1 = (436150 * 0.9) / 1.42 = 276400 lb.

OD de tubería = C: 2 1/2" = 1.18, 2 7/8" = 1.22, 3 1/2" = 1.28, 4 1/2" = 1.37, 5" = 1.42, 5 1/2" = 1.47, 6 5/8" = 1.59.

b. R2 = (máx.resistencia a la tensión * 0.9) - Tensión Extra.

R2 = (436150 * 0.9) - 150.000 = 242.000 lb.

c. R3 = (máx.resistencia a la tensión * 0.9) / 1.3

R3 = (436150 * 0.9) / 1.3 = 301.950 lb.

Page 65: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

METODO DRILCO - API

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3. Hallar la longitud de tubería permisible a bajar:

Lt = (Rt - Pb * FF) / Wt * FF

Lt = (242.000 - 67500 * 0.847) / 21.09 * 0.847 = 10346 pies.

Número de juntas: 10346 pies / 31 = 334 juntas.

Cantidad necesaria: Prof. del pozo - Lb

Cantidad necesaria: 10.000 pies - 450 pies = 9550 pies.

Page 66: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

METODO DRILCO - API

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4. Probar por colapso:

FSC = RC / PhExt

FSC = 8760 lppc / (0.052 * 10 * 10346) = 1.62 (cumple)

FSC = 7533 lppc / (0.052 * 10 * 10346) = 1.40 (continua cumpliendo hasta la profundidad calculada)

Cuando se presenta el caso de que el factor de seguridad no cumple (menor de 1.15), se toma el factor de seguridad de 1.15 y se calcula la profundidad permitida con la presión de colapso corregida (PCC), así:

Lt = (PCC) /(0.052 * DL * 1.15)

Page 67: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

METODO DRILCO - API

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5. Probar por estallido:

FSE = RE / PhInt

Suponemos una presión interna adicional de 3000 lppc. (P.e. para destapar boquillas).

FSE = 12160 lppc./ (5380 + 3000) = 1.45 (cumple)

Page 68: DISEÑO DE SARTA DE PERFORACION

METODO DRILCO - API

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6. Probar por torque:

T = (600 HP * 5250)/200T = 15750 lb - pieFST = 23400 / 15750 = 1.48

Esto significa que si se tiene una capacidad de 600 HP por la rotaria, no se puede colocar más de 200 RPM ya que se puede reducir el factor de seguridad y estaría el diseño en el límite máximo.

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BIBLIOGRAFIA

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BIBLIOGRAFIA

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MANUAL DE OPERACIONES DE PERFORACION. CAPITULO X. DISEÑO DE SARTA. Vicepresidencia Ejecutiva de Exploración y Producción – Gerencia Técnica y de Desarrollo de Exploración y Producción. ECOPETROL S.A. 9 de Septiembre de 2008.

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GRAC AS