44

4. SARTA DE PERFORACIN

4. Sarta de Perforacin 4.1 Peso de una sarta de Perforacin

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4.1. PESO DE UNA SARTA DE PERFORACIN

Para calcular el peso de la sarta de perforacin en el aire, se requiere el peso decada una de las secciones en kg/m (T.P., H.W. y lastrabarrenas), en el caso de laT.P., es recomendable aplicar el peso ajustado.

Cuando se requiere el peso de la sarta en el fluido de perforacin, starecibe un empuje de abajo hacia arriba por el efecto de flotacin (Principio deArqumedes), siendo menor su peso que en el aire, para este clculo se aplica elfactor de flotacin, en funcin de la densidad del fluido de perforacin y del acero.

Aplicacin:

Encontrar el peso de la T.P., de los lastrabarrenas y H.W., y el peso total de lasarta de perforacin en el lodo.

Barrena: 8 D.C. 6 X 2 13/16, 136.0 kg/m. 110.0 mT.P. 5 29.05 kg/m, Premium, X-95, NC-50, 1524.0 mH.W. 5 x 3- 74. 50 kg/m, 110.0 m NC-50,T.P. 5 29.05 kg/m, Premium, E, 2763.0 m.T.P. 5 29.05 kg/m, Premium, X-95, NC-50, 1524.0 mT.P. 5 29.05 kg/m, Premium, G, NC-50, 400.0 mLodo. 1.56 gr/cm3

Desarrollo del clculo:

A.- Factor de flotacin y tubera flotada.

Ff = 1 - DaDl

= 1 - 85.756.1

= 0.8012

Pesos ajustados de las tuberas:

T.P. 5 Premium - G 32.66 kg/mT.P. 5 - Premium - X-95 31.94 kg/mT.P. 5 - Premium - E 31.12 kg/m

4. Sarta de Perforacin 4.1 Peso de una sarta de Perforacin

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Pesos flotados:

D.C. 136 kg/m x 110.0 m x 0.8012 = 11,986.0 kgH.W. - 74.5 kg/m x 110.0 m x 0.8012 = 6,566.0 kgT.P. - E 31.12 kg/m x 2,763.0 m x 0.8012 = 68,891.0 kgT.P. - X-95 31.94 kg/m x 1524.0 m x 0.8012 = 39,000.0 kgT.P. - G 32.66 kg/m x 400.0 x 0.8012 = 10,467.0 kg

Respuestas: *

Peso de lastrabarrenas flotada 11,986.0 kg 12 tons.Peso de lastrabarrenas y H.W. 18,552.0 Kg 18.5 tons.Peso total en la sarta de perforacin flotada 136,910 kg 137 tons.

* El smbolo se toma como casi igual.

4. Sarta de Perforacin 4.2 Clculo del margen para jalar

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4.2. CLCULO DEL MARGEN PARA JALAR

Margen para jalar (Mpj)

En la sarta de perforacin es necesario tener o dejar un margen de resistencia ala tensin del tubo, del peso total, incluyendo su misma seccin, que va a estarrecibiendo en su parte inferior; para cuando se tenga que tensionar la sarta sobresu peso, haya tolerancia en dicha operacin y no se llegue a romper la tubera enel punto ms dbil. La tensin que se proporciona sobre el peso de la sarta, influyea lo largo de la sarta de perforacin.

Por lo anterior expuesto, en los diseos de sarta de perforacin, el margenpara jalar es una informacin de mucha importancia para los clculos,generalmente tiene una variacin de 30 a 50 tons., de acuerdo a las condicionesdel pozo. Cuando no se tiene un diseo o desconoce el Mpj, es razn suficientepara realizar el clculo, como se muestra en el siguiente problema.

Aplicacin:

Con los datos del problema anterior del peso de la sarta de perforacin, encontrarel margen para jalar, completando la informacin para el clculo con la resistenciaa la tensin (Rt) de las tuberas.

T.P. 5 - 29.05 Kg/m - G Premium Rt = 178,054.0 kgT.P. 5 - 29.05 kg/m - X 95 Premium Rt = 161,096.0 kgT.P. 5 - 29.05 kg/m - E Premium Rt = 127,181.0 kg

Operacin.- A la resistencia de la tensin de cada seccin de T.P., se resta elpeso de su parte inferior y se selecciona el mnimo

4. Sarta de Perforacin 4.2 Clculo del margen para jalar

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T.P.G

T.P.X-95

T.P.E

H.W.

10,467.0 kg

X

X

X

X 161,096.0 kg - 126,443.0 kg = 34,653 kg

39,000.0 kg

127,181.0 kg - 87,443.0 kg = 39,738 kg

68,891.0 kg136,910.0 kg

126,443.0 kg

87,443.0 kg

6,566.0 kg

11,986.0 kgD.C.

Respuesta.- Mpj = 34,653.0 kg 34.6 tons.

178,054 kg - 136,910 kg = 41,144 kg

4. Sarta de Perforacin 4.3 Punto Neutro

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4.3. PUNTO NEUTRO

Se puede de definir al punto neutro en la sarta de perforacin, como aquellapequea seccin o franja de un tubo en donde se tiene compresin y tensin,estando dicha sarta en forma vertical.

Para entender este concepto, suponemos que se encuentra la barrenaarriba del fondo del pozo, la sarta se encuentra en tensin, pero en el momento deestar cargando peso a la barrena, la seccin de los lastrabarrenas cuyo peso se leest cargando se encuentra en compresin y la parte superior en tensin. Comoste tipo de fenmeno ocasiona fatiga en donde se encuentra el punto neutro, esrecomendable que se localice en un tubo de mayor espesor como loslastrabarrenas o la T.P. extrapesada (H.W.).

Para el clculo de la longitud de los lastrabarrenas, se recomienda dejarun 15 o 20% del peso de los mismos para seguridad.

Barrena arriba del fondo

Peso sobrela barrena

Compresin

Tensin

Factor deseguridad

4. Sarta de Perforacin 4.4 Diseo de una sarta de perforacin

50

4.4. DISEO DE UNA SARTA DE PERFORACIN

El realizar un diseo de la sarta de perforacin, es saber cul es la longitudnecesaria de los lastrabarrenas que se requieren para perforar (o moler), y lasdiferentes longitudes de las secciones de tubera de perforacin a diferentesgrados o resistencias, anticipando el margen para jalar de la sarta de perforacin.

A continuacin anotamos las frmulas que se aplicarn en el clculo

LH = PxFfSFxPm ..

*LH = cos

..xPxFf

SFxPm

L1 = FfP

MpjPPRt

PT

WHCD

++-

1

)(

..

....1

L2 = FfxP

RtRt

PT 2..

12 - L3 = FfxP

RtRt

PT 3..

23 -

* Pozo direccional

Nomenclatura:

LH = Longitud de herramienta o lastrabarrenas, en m

Pm = Peso mximo sobre barrena, en kg

F.S.= Factor de seguridad, expresandose en 1.15 si es 15% y 1.20 en caso de20%

P = Peso de los lastrabarrenas en kg/m

Ff = Factor de flotacin, adimensional

= Angulo de inclinacin del pozo, en grados

L1, L2, L3 = Longitud de las diferentes secciones de T.P., en m

4. Sarta de Perforacin 4.4 Diseo de una sarta de perforacin

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P.T.P.1, P T.P.2 y P T.P.3 = Peso ajustado de la T.P. de las diferentes secciones en kg/m

Aplicacin:

Con la siguiente informacin, realizar un diseo de sarta de perforacin ycompararlo en donde se calcul el margen para jalar.

Barrena 8

T.P. 5 29.05 kg/m, Premium, G, NC 50, P T.P. 3 32.66 kg/m

T.P. 5 29.05 kg/m, Premium, X-95, NC 50, P T.P. 2 31.94 kg/m

T.P. 5 29.05 kg/m, Premium, E, NC 50, P T.P.1 31.12 kg/m

H.W. 5 X 3, 74.50 kg/m, NC 50, 110.0 m

Lastrabarrenas 6 X 2 13/16, 136.0 kg/m

Lodo 1.56 gr/cm3

Informacin complementaria:

Diseo para 4907.0 m

Margen para jalar 35 tons.

Factor de seguridad en los lastrabarrenas 20%

Mximo peso esperado para la barrena 12 tons

4. Sarta de Perforacin 4.4 Diseo de una sarta de perforacin

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Operaciones:

8010.085.756.1

1 ==Ff

Total = 132.0 m + 110.0 m + 2,857.0 m + 1325.0 m + 648.0 m = 5,072.0 m

T.P.G

T.P.X-95

T.P.E

H.W.

L = 32.66 x 0.8012

3 178,054 - 16, 096

L = 648.0 m3

648.0 m - 165.0 m = 483 m de T.P. - G - Necesaria

5072.0 m

165.0 m4907.0 m

L = 31.94 x 0.8012

2 161,096 - 127,181

L = 1,325.0 m de T.P. - X - 952

L = ) 31.12 x 0.8012

1 127,181.0 - (14,383 + 6,566 + 35,000

L = 2,857.0 m de T.P. - E1

Peso flotado - 74.50 kg/m x 110.0 m x 0.8012 = 6,566 kg

LastrabarrenasL = H

12,000 x 1.20136.0 x 0.8012

Peso de lastrabarrenas flotado:136.0 kg/m x 132.0 m x 0.8010 = 14,383 kg

= 132.15 m

4. Sarta de Perforacin 4.5 Juegos o Aparejos de fondo

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4.5 JUEGOS O APAREJOS DE FONDO