Máxima Tasa de Penetración al Perforar Hoyos Grandes (14 3/4 in y mayores)

Cuando vamos a perforar hoyos de diámetros grandes (mayores a 14 3/4 in) se debe tener la previsión de cuidar los parámetros.  Uno de ellos es la tasa de penetración (ROP)…ciertamente, no se quiere limitar el avance en el trabajo pero se debe estar consciente de que, al perforar muy rápido se puede inducir la ocurrencia de problemas operacionales (por ejemplo, taponamiento del flow line por arcilla tipo gumbo) que van a contrarrestar el tiempo productivo.

Cálculo del Caudal en Bombas Duplex

Las bombas de lodo hacen circular el fluido a presión durante la operación de perforación. Estas bombas tienen dos émbolos (pistones) que funcionan en ambas direcciones, cada una de las cuales descarga lodo a presión alternativamente por ambos lados del movimiento del pistón.  Cuando se descarga en un sentido se llena de lodo la cámara vacía al otro lado del pistón.  Cuando el pistón regresa, descarga de este lado recién llenado mientras va llenando el otro.

Por eso, este tipo de bombas son conocidas como de doble acción, ya que, desplazan lodo en dos sentidos en la carrera de ida y vuelta del ciclo de cada pistón, mediante un juego de válvulas de admisión y descarga ubicados en ambos extremos de la camisa.

Las bombas dúplex mueven más lodo en una sola carrera que una bomba triplex pero, debido a que son de doble acción, tienen un sello alrededor de la varilla del pistón (vástago) que evita que se muevan tan rápido como las bombas triplex.  Estás bombas generalmente, tienen carreras más largas (en el rango de 10 a 18 in), funcionan a un ritmo más bajo; en el rango de 40 a 80 stk/min, manejan presiones más bajas que las bombas triplex y son un poco más costosas….lo que hace que, estás bombas estén siendo reemplazadas por las bombas triplex.

Relación entre Presión de Bomba y las Emboladas de Circulación

Existe una relación matemática entre la presión de bombeo y las emboladas de circulación.  Para ciertos cálculos, sobre todo los relacionados con Well Control se hace necesario entender y ser capaz de determinar la presión de bombeo luego de ajustar las emboladas de circulación o por el contrario; luego de haber realizado alguna reparación en la bomba o posterior a un cambio en el peso del lodo.

Cantidad de Recortes por Longitud de Hoyo Perforado

Mientras se está perforando, se generan recortes (cuttings) por cada pie o metro de avance.  Es obvio que a diámetros de hoyo más grandes…más será la cantidad de ripios a recibir en superficie.  Así pues, conocer este dato de antemano es importante para poder planificar la logística que será empleada para el manejo de este material.

Con ciertos cálculos se puede dar un estimado del volumen de sólidos que serán generados en la perforación del pozo en cada etapa.  El volumen generado de recortes no es igual al volumen del hoyo, generalmente es un poco mayor al volumen teórico.  Esto debido a varios factores como Washouts, Humectabilidad y el Factor de Expasión de la Roca; sin embargo, este cálculo nos dará un buen indicador que nos servirá como punto de partida.

Balance de Masas – Análisis de Sólidos

La cantidad de sólidos que contiene un lodo, ya sea éste a base de agua o aceite se determina por medio del ensayo de retorta o destilador.  Sustrayendo al 100% el nivel de líquido (agua, aceite o ambos) recogido en la probeta graduada obtendríamos el porcentaje de sólidos en el lodo.  Sin embargo, en este artículo me centraré en mostrar cómo emplear el balance de masas para la determinación del análisis de sólidos.

Cálculo del Factor de Flotación

El peso de una sarta de perforación o de una sarta de revestimiento puede exceder las 200 toneladas.  Un peso tal puede causar una gran tensión o esfuerzo sobre el equipo de superficie.  Sin embargo, esas tuberías están parcialmente sostenidas por el empuje ascendente del lodo (principio de Arquímedes), de la misma manera que el empuje flotante del océano mantiene flotando a un buque de acero.  La presión ascendente (sustentación hidráulica) depende de la presión ejercida por el fluido y de la sección transversal sobre la que esta presión se ejerce.

Balance de Masas – Mezcla de Lodos

En el artículo anterior escribí sobre la dilución, en este post mostraré como emplear el balance de masas para el caso de la mezcla de lodos de diferentes densidades.  

Durante las operaciones de perforación, (sobretodo en zonas donde existe el riesgo de que una arremetida se produzca) se suele tener una cierta cantidad de lodo pesado almacenado en los tanques de reserva como contingencia, esto con la finalidad de tener adelantado el proceso de densificación del lodo y se proceda más rápido a matar el pozo.  Sin embargo, muchas veces esta densidad ha de ser ajustada; por lo que, mezclando una porción del lodo pesado con otra del lodo empleado para perforar se hace posible obtener la densidad deseada.

Balance de Masas – Dilución

En el artículo anterior escribí sobre la densificación, en este post mostraré como emplear el balance de masas para el caso de la dilución en lodos.  

Durante las operaciones de perforación, se pueden atravesar formaciones de presiones depletadas o agotadas; por lo que, se tiene que disminuir la densidad del lodo, de lo contrario se podría producir una pérdida de circulación.  Las reducciones de densidad se obtienen normalmente mediante adiciones de agua; sin embargo, podemos utilizar otro líquido dependiendo de la composición del fluido de perforación.

Balance de Masas – Densificación

Continuando con la idea del artículo anterior, mostraré como emplear el balance de masas para el caso de la densificación de lodos.  

La adición de material pesado o, hablando más correctamente, denso, aumenta la densidad del lodo.  Sin embargo, también puede tener un efecto significativo en el volumen.  Veáse la tabla 1 para conocer las densidades de los materiales más comunes empleados para este fin.

Balance de Masas

Todo Lodo es una mezcla.  Así pues, la densidad de la mezcla es la suma ponderada de las densidades de los materiales.  El realizar un balance de masas constituye un elemento primordial de la ingeniería de fluidos de perforación.  Los análisis de sólidos, las diluciones, la densificación y mezcla de lodos están basados en los balances de masas.

El concepto de balance de masas está basado en la ley de conservación de la materia o también conocida como ley de Lomonósov-Lavoisier, en honor a los científicos que la postularon.  Esta ley estipula que, la masa no se crea ni se destruye, sólo se transforma.  Dicho de otra forma, en una reacción química la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos.