04 limpieza de hoyo
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LIMPIEZADE HOYO
Ing Fernando Ruiz E. MSc.
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento
•La primera función de un Fluido de Perforación es laLimpieza del Hoyo
•Una pobre limpieza del hoyo puede ser la
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responsable del 70% de los problemas durante la perforación.•Las fuerzas de arrastre de una partícula determinarán que tan rápido ésta caerá a través del fluido
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•La gravedad es la que causa que la partícula caiga a través del fluido.•Cuando las fuerzas de arrastre son iguales a la
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aceleración de la gravedad, la partícula alcanzará su Velocidad Terminal
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Capacidad de Levantamiento
•Vp = Vf - Vs• Para limpiar el hoyo, el fluido de perforación debe exceder la velocidad de asentamiento de la partícula.
• Si la hidráulica es diseñada correctamente, la velocidad en el anular es fija. • La velocidad de asentamiento puede cambiarse variando las propiedades del fluido como densidad y viscosidad.
•La viscosidad es el método preferido
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Vel
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p)
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Limpieza de Hoyo
•Para una PARTICULA ESFERICA, la velocidad de asentamiento es representada por la siguiente ecuación:
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•La velocidad de asentamiento es función del diámetro de la partícula, el Coeficiente de arrastre (Cd), viscosidad del fluido y diferencia de densidades (Densidad
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de la Partícula– Densidad del Fluido)
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•El coeficiente de arrastre puede ser determinado por el grafico 1, si se conoce el Número de Reynolds
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•Desafortunadamente, la velocidad de asentamiento (Vs) es requerida para determinar el Número de Reynolds
•Para Número de Reynolds menor a 1 se tiene:
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• Por lo tanto, para Numero de Reynolds MENOR a 1, la ecuación a utilizar es la siguiente:
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• Esta ecuación se utiliza muy raramente a menos que el fluido de perforación sea muy grueso
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Limpieza de Hoyo
• Para Número de Reynolds ENTRE 500 y 200.000 se asume un coeficiente de arrastre (Cd) de 0,44
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Limpieza de Hoyo
• Esta
Ecuación se
utiliza para
Número de
Reynold
ENTRE 500
y 200.000 y
es en fluidos
delgados
como el
agua.
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Limpieza de Hoyo
• Para Número de Reynolds ENTRE 1 a 500, el coeficiente de arrastre (Cd) es una curva línea y puede ser estimada por la siguiente ecuación.
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•Esta ecuación se utiliza en la mayoría de los fluidos de perforación y una vez determinado el Vs, se DEBE RECHEQUEAR que se
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encuentra con un Nr entre 1 y 500
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 1
• Tamaño del ripio: 0,5 plg
• Diámetro de la Esfera 13 mm
• Viscosidad 50 cp
• Densidad del ripio 21 lpg
• Caso 1: Lodo de 10 lpg
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• Caso 2: Lodo de 12 lpg
•Determina
r Vs para
ambos
casos de
lodos y
verificar si
se está
usando la
ecuación
correcta
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Ejercicio 1
•Usando la ecuación para fluidos de perforación (Nr de1 a 500)
Caso 1
Caso 2
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 1
•Determinando el Nr
CUMPLE
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 2
•Determinar el tamaño de la partícula en la cual laVelocidad del Fluido se iguala a la de Asentamiento, si se tiene lo siguiente:•Vf= 98 ft/min• Lectura
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600: 100 • Lectura
300: 60 •Dh : 12-1/4” • Dp : 5” • Densidad
del Ripio: 21 lpg
• Densidad del Fluido: 14 lpg
•
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Limpieza de Hoyo
Se determina la Viscosidad
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Se determina el diámetro del ripio
Se chequea que se usó la ecuación correcta
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CUMPLE
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Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
•Hay solamente tres variables en la limpieza del taladro que pueden ser controladas
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en un Taladro:
• Peso del Lodo
•Viscosidad
•Velocidad en el anular
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
•Lo que no puede controlarse es:
• Tamaño del ripio
• Densidad
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de la particula
• Geometría del Hoyo
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Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
•De resultados empíricos, se determinó que la limpieza del hoyo usualmente se adecua
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cuando el producto del peso del lodo, viscosidad y velocidad anular es aproximadamente a 400.000
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
• Si el CCI es igual a 1 o mayor , se asume que la limpieza del hoyo es la adecuada.
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•El valor de K pude determinarse también de forma gráfica por la gráfica de YP y VP
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Limpieza de Hoyo
Indice de Capacidad de Levantamiento (CCI)
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 3
•Determinar el CCI si se tiene:•Vf= 98 ft/min• Lectura
600: 100 • Lectura
300: 60 •Dh : 12-1/4” • Dp : 5” • Densidad
del Ripio: 21 lpg
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• Densidad del Fluido: 14 lpg
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Ejercicio 3
• Se determina PV, YP y n
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 3
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 3
• Se determina CCI
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El pozo se está
limpiando adecuadame
nte
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Ejercicio 4
• Dado los siguientes datos, determinar el CCI
Tamaño de
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Hoyo = 8 ¾”Dp= 4 ½”Den
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sidad Lodo = 9.8 ppgQ
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= 275 gpmVP = 14YP = 1
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2
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Ejercicio 4
• Se determina la Velocidad del Anular
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Ejercicio 4• Se determina K gráficamente
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![Page 73: 04 Limpieza de Hoyo](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042615/563dba6a550346aa9aa5698a/html5/thumbnails/73.jpg)
Limpieza de Hoyo
Ejercicio 4• Se determina K matemáticamente
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Limpieza de Hoyo
Ejercicio 4
• Se determina CCI
Se requiere
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aumentar la Viscosidad o la Velocidad
Anular
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
• V• D• V• D
(Vp)
Ve
loci
dad
de
la
part
ícu
la
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Vel
ocid
ad d
el
Flui
do
asen
tam
ient
oV
eloc
idad
de
(Vs)
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•Vp = Vf - Vs
•Si la velocidad
a
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(Vp)
Ve
loci
dad
de
la
part
ícu
la
•En caso contrario, el ripio debe tener un menor tamaño hasta que la
v
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Vel
ocid
ad d
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(Vs)
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•En un pozo
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direccional, la ve
![Page 87: 04 Limpieza de Hoyo](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042615/563dba6a550346aa9aa5698a/html5/thumbnails/87.jpg)
locidad de la partí
![Page 88: 04 Limpieza de Hoyo](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042615/563dba6a550346aa9aa5698a/html5/thumbnails/88.jpg)
cula está también e
![Page 89: 04 Limpieza de Hoyo](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042615/563dba6a550346aa9aa5698a/html5/thumbnails/89.jpg)
n función de la velo
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cidad del fluido (V
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f) y la velocidad de
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asentamiento de la
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partícula (Vs), per
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o NO son directamen
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te opuestos
• La pa
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rtícula se asenta
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rá en la parte baj
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a del hoyo
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•Una cama d
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e ripios formará en
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la parte baja del ho
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yo, a menos que la v
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elocidad anular sea
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suficientemente al
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ta para erosionar e
![Page 107: 04 Limpieza de Hoyo](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042615/563dba6a550346aa9aa5698a/html5/thumbnails/107.jpg)
stos ripios asentad
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os
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
•Después que una cama de ripios se forma, el fluido en el anular deberá erosionarlos para
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trasladarlos hasta superficie
• La cama de ripios continuará creciendo en el espacio anular y causando un incremento en la velocidad anular hasta que la rata de
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erosión iguale a la rata de depositasión•Experimentos de laboratorio han determinado como la viscosidad del lodo, el régimen de flujo afecta la
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limpieza del hoyo en un pozo direccional•Tres fluidos de perforación fueron usados, el primeroAgua, que tiene baja viscosidad, y está siempre
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en flujo turbulento.,
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Limpieza de Hoyo
Capacidad de Levantamiento Hoyos Direccionales
• El segundo fluido fue un lodo con baja viscosidad, lo
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suficiente para que esté turbulento
• El tercer fluido fue un Lodo con viscosidad alta, donde se encontraba en estado laminar
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aunque esté a altas tasas de flujo
• Agua PV = 1, YP = 0 siempre turbulento
• Lodo PV = 3 ; YP= 2 siempre turbulento
• Lodo PV = 19 ; YP= 17 siempre laminar
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•0º hasta 10º: se comportan como verticales
•10º hasta 30º: con velocidades menores a 120 ppm, los ripios se as e las paredes del hoyo y
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desl
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•10º hasta 30º:
La capacidad de la limpieza del lodo a esta inclinación no es tan eficiente como en pozos verticales
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Con velocidades anulares por encima de 120 ppm, los cortes no son capaz de formar camas en la parte baja del hoyo, pero son llevados a la superficie
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en forma de baches
Con velocidades anulares superiores a 180 ppm, los cortes son sacados del pozo de manera homogénea a lo largo del
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pozo.
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•30º hasta 60º:
La limpieza del hoyo es la más crítica, siendo entre los 40º y 50º la más engorrosa.
Una
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cama de ripios se forma a 40º con velocidades superiores a 150 ppm
A 50º, podrían formarse
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cama de ripios con velocidades superiores a los 180 ppm.
No solamente una cama de ripios puede formarse rápidamente a estas inclinaciones, sino
![Page 127: 04 Limpieza de Hoyo](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042615/563dba6a550346aa9aa5698a/html5/thumbnails/127.jpg)
que puede correrse el riesgo que se deslice hoyo abajo cuando las bombas se apagan
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![Page 128: 04 Limpieza de Hoyo](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042615/563dba6a550346aa9aa5698a/html5/thumbnails/128.jpg)
Limpieza de Hoyo
Resultados
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Limpieza de Hoyo
Resultados
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•30º hasta 60º:
En pozos direccionales con inclinaciones menores a 40º, los cortes caerán al fondo del pozo, evidenciándose una
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pobre limpieza
En pozos con alto ángulo u horizontales, los cortes caerán
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hacia el lado de mayor inclinación.
Una pobre limpieza se evidenciará con altos arrastres al momento de sacar el BHA por donde
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están los ripios asentados
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Limpieza de Hoyo
Resultados
•60º hasta 90º:
No hay nada peor que tener una cama de ripios a esta inclinación
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La cama de ripios reducirá el espacio anular y aumentará la velocidad anular que ayudará la erosión de los ripios, pero llegará un momento de equilibrio entre la
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velocidad de depositación y la velocidad del fluido
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Limpieza de Hoyo
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede ayu
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dar?
•Velocidad Anular
•La velocidad anular es la variable que afect
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a la limpieza del hoyo.•Incrementando la viscosidad puede ayudar a limpiar el hoyo a tasas bajas de circulación
•A altas tasas de
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flujo, la viscosidad no es un factor tan importante
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede ayu
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dar?
• Movimiento de la tubería
• El movimiento del DP en la limpieza del hoyo es
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importante en pozos direccionados • Rotación y reciprocidad de la tubería incrementará la capacidad de la limpieza
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del hoyo en pozo de alto ángulo
•Cuando se reciproca la tubería, la velocidad anular alrededor del Tool Joint aumenta, añadiendo limpieza al hoyo.
• La
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rotación también ayudará a la limpieza del hoyo. En la aplicación de la tecnología RSS, los arrastres son disminuidos porque se evita deslizar y por ende generación de camas
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de ripios
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede
ayudar?
• Movimiento de la tubería
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Limpieza de Hoyo
¿Qué nos puede
ayudar?
• Movimiento de la tubería
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