Cálculo de los Tiempos/Emboladas de Circulación

En artículos anteriores hemos abordado lo referente al cálculo del volumen y capacidad del del pozo sin tubería, el cálculo del volumen, capacidad y desplazamiento de la sarta de perforación, el cálculo del volumen anular y el desplazamiento cerrado, el cálculo del caudal y capacidad de una bomba triplex así como también, la identificación de las diferentes secciones del pozo. En este post veremos cómo calcular los tiempos/emboladas de circulación en distintas secciones del pozo según el tipo de operación de interés.

El saber cuanto tomará una circulación (tiempo/emboladas) es importante para propósitos de planeación de las operaciones.

RECUERDE: El tiempo es relativamente preciso cuando manejamos un caudal constante; sin embargo, cuando el caudal no es constante se obtienen resultados relativamente más precisos registrando el número de emboladas en vez de tiempo.

A modo general, tenemos que para calcular el tiempo/emboladas de circulación se hace de la siguiente forma:

$\small T=\frac{V_{Seccion}}{Q}$

$\small S=\frac{V_{Seccion}}{PO}$

Donde:
T = Tiempo de Circulación
S = Número de Emboladas de Circulación
Vsección = Volumen de la sección del pozo de interés
Q = Caudal de Bomba
PO = Capacidad de la Bomba

NOTA: Si fuera necesario…recuerde que, para convertir de galones a barriles se divide por 42 y de litros a metros cúbicos se divide por 1000.

A continuación mostraré como calcular el tiempo/emboladas en cada una de las secciones de interés del pozo.

1.- Superficie – Mecha (Surface to Bit): En esta sección del pozo se contabiliza el tiempo/emboladas que le toma al lodo recorrer desde la superficie hasta la mecha, bajando por el interior de la sarta de perforación. Este dato puede ser importante en la colocación de una píldora (spotting) y control del pozo. Se calcula de la siguiente manera:

Para unidades inglesas:

$\small T_{Superficie\ a\ Mecha}\ (min)=\frac{V_{Sarta\ Perforacion}\ (bbl)}{Q\ (bbl/min)}$

$\small S_{Superficie\ a\ Mecha}\ (stk)=\frac{V_{Sarta\ Perforacion}\ (bbl)}{PO\ (bbl/stk)}$

Para unidades métricas:

$\small T_{Superficie\ a\ Mecha}\ (min)=\frac{V_{Sarta\ Perforacion}\ (m^{3})}{Q\ (m^{3}/min)}$

$\small S_{Superficie\ a\ Mecha}\ (stk)=\frac{V_{Sarta\ Perforacion}\ (m^{3})}{PO\ (m^{3}/stk)}$

2.- Mecha – Superficie (Bit to Surface) o Fondo – Arriba (Bottoms Up): En esta sección del pozo se contabiliza el tiempo/emboladas que le toma al lodo recorrer desde la mecha hasta la superficie, subiendo por el espacio anular. Conocer este dato es importante para la evaluación de las formaciones que se están perforando y circulación de una píldora. Se calcula de la siguiente manera:

Para unidades inglesas:

$\small T_{Mecha\ a\ Superficie}\ (min)=\frac{V_{Anular}\ (bbl)}{Q\ (bbl/min)}$

$\small S_{Mecha\ a\ Superficie}\ (stk)=\frac{V_{Anular}\ (bbl)}{PO\ (bbl/stk)}$

Para unidades métricas:

$\small T_{Mecha\ a\ Superficie}\ (min)=\frac{V_{Anular}\ (m^{3})}{Q\ (m^{3}/min)}$

$\small S_{Mecha\ a\ Superficie}\ (stk)=\frac{V_{Anular}\ (m^{3})}{PO\ (m^{3}/stk)}$

3.- Mecha – Zapata Casing (Bit to Shoe): En esta sección del pozo se contabiliza el tiempo/emboladas que le toma al lodo recorrer desde la mecha hasta la zapata del casing, subiendo por el espacio anular. Conocer este dato es importante para la colocación de una píldora (spotting) y operaciones de control de pozo. Se calcula de la siguiente manera:

Para unidades inglesas:

$\small T_{Mecha\ a\ Zapata\ Casing}\ (min)=\frac{V_{Anular\ Hoyo\ Abierto}\ (bbl)}{Q\ (bbl/min)}$

$\small S_{Mecha\ a\ Zapata\ Casing}\ (stk)=\frac{V_{Anular\ Hoyo\ Abierto}\ (bbl)}{PO\ (bbl/stk)}$

Para unidades métricas:

$\small T_{Mecha\ a\ Zapata\ Casing}\ (min)=\frac{V_{Anular\ Hoyo\ Abierto}\ (m^{3})}{Q\ (m^{3}/min)}$

$\small S_{Mecha\ a\ Zapata\ Casing}\ (stk)=\frac{V_{Anular\ Hoyo\ Abierto}\ (m^{3})}{PO\ (m^{3}/stk)}$

4.- Ciclo del Pozo (Hole Cycle): En esta sección del pozo se contabiliza el tiempo/emboladas que le toma al lodo recorrer desde la superficie bajando por el interior de la sarta de perforación, saliendo por la mecha, y subiendo de nuevo por el espacio anular hasta la superficie. Conocer este dato permite observar en la descarga los resultados del tratamiento iniciado en el tanque de succión. Se calcula de la siguiente manera:

Para unidades inglesas:

$\small T_{Ciclo\ del\ Pozo}\ (min)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}\ (bbl)}{Q\ (bbl/min)}$

$\small S_{Ciclo\ del\ Pozo}\ (stk)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}\ (bbl)}{PO\ (bbl/stk)}$

Para unidades métricas:

$\small T_{Ciclo\ del\ Pozo}\ (min)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}\ (m^{3})}{Q\ (m^{3}/min)}$

$\small S_{Ciclo\ del\ Pozo}\ (stk)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}\ (m^{3})}{PO\ (m^{3}/stk)}$

Recuerde que,

$\small V_{Pozo\ con\ Tuberia}=V_{Sarta\ Perforacion}+V_{Anular}$

$\small V_{Pozo\ con\ Tuberia}=V_{Pozo\ sin\ Tuberia}+V_{Desplazamiento\ Sarta\ Perforacion}$

Revise el artículo, Volumen, Capacidad y Desplazamiento de la Sarta de Perforación para obtener más información.

5.- Sistema Total o Ciclo del Lodo (Total System or Mud Cycle): En esta sección del pozo se contabiliza el tiempo/emboladas que le toma al lodo recorrer desde la superficie bajando por el interior de la sarta de perforación, saliendo por la mecha, y subiendo de nuevo por el espacio anular hasta la superficie, pasando a través de los tanques que conforman el sistema activo. Conocer este dato permite el espaciamiento apropiado de los tratamientos del lodo dentro de una circulación completa o tal vez, dos o tres circulaciones. Se calcula de la siguiente manera:

Para unidades métricas:

$\small T_{Sistema\ Total}\ (min)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}+V_{Tanques\ Activos}\ (bbl)}{Q\ (bbl/min)}$

$\small S_{Sistema\ Total}\ (stk)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}+V_{Tanques\ Activos}\ (bbl)}{PO\ (bbl/stk)}$

Para unidades métricas:

$\small T_{Sistema\ Total}\ (min)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}+V_{Tanques\ Activos}\ (m^{3})}{Q\ (m^{3}/min)}$

$\small S_{Sistema\ Total}\ (stk)=\frac{V_{Pozo\ con\ Tuberia}+V_{Tanques\ Activos}\ (m^{3})}{PO\ (m^{3}/stk)}$

El sistema de tanques de un taladro de perforación básicamente, se clasifica según formen parte del sistema activo o sistema de reserva.

Decimos que un tanque forma parte del sistema activo, cuando el lodo que regresa del pozo pasa de un tanque a otro (siguiendo su proceso de remoción mecánica de sólidos) hasta que nuevamente, vuelve a ser succionado por la bomba. Los tanques que forman parte del sistema de reserva no se involucran en el ciclo del lodo pero son necesarios para almacenar fluido en casos de contingencia y/o mantener lodo fresco para agregar al sistema activo conforme la perforación avanza.

Revise el artículo, Cálculo de la Capacidad y Volumen en Tanques de Lodo (1/3) para obtener más información.

Fuentes consultadas:
Formulas and Calculations for Drilling, Production and Workover / Lapeyrouse, 2002
Drilling Fluids Engineering Manual, M-I SWACO, Version 2.0, 2001
Applied Drilling Engineering / SPE Textbook Series, Volume 2, 1986

PERFORADOR 2.0

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