HIDRÁULICA Y CEMENTACION LINER 7”

DISEÑO HIDRÁULICO PARA LA CEMENTACIÓN DEL LINER DISEÑO HIDRÁULICO PARA LA CEMENTACIÓN DEL LINER

Para la cementación de Liners, el diseño hidráulico es un factor de mucha

importancia debido a las fallas y malos trabajos que se pueden ocasionar por malos

diseños.

Los factores que se deben tomar en cuenta en el diseño hidráulico son:

- Espacio anular entre el liner y la cañería anterior.

- Reología de los fluidos a emplear.

- Caudal de desplazamiento.

- Perdidas por fricción.

La remoción del lodo de las paredes del pozo y la cañería influyen en una

buena cementación. Es por esto que se emplean fluidos espaciadores que

tienen como principales funciones:

• Remover el revoque de lodo de las paredes de la cañería y agujero.

• Evitar la contaminación del cemento con el lodo.

Los principales preflujos empleados son:

• Colchones químicos

• Colchones mecánicos

PREFLUJOS PREFLUJOS

Grafico del Problema Datos cañería a cementar Datos de Fluidos:

Liner 7”, ID=6.184” ; Peso=29

lbs/ft ; Grado = P-110Cr13

Tope Cemento = 3400m.

Tiempo Bombeabilidad = 6 hrs

Presión colapso=8510 psi Dens Lechada = ? lpg

Presión de Reventón = 11220 psi L600 = 394

Zapato @ 4500 m L300 = 214

Fondo Pozo = 4503 m C.M.=30 bbl, Dens = 13 lpg

Boca liner = 3430 m C.Q.=50 bbl, Dens = 8.9 lpg

Overlap = 70 m Cemento Clase “G” 110 (lb/sx)

Collar Flotador = 4480 m Retardador: 0.14% , GE = 1.6

Landing Collar = 4440 m Bloq. de gas: 1.5% , GE = 1.43

Densidad de lodo = 12 lpg Antiespumante: 0.25%, GE = 1

Cañería de producción: Agua: 5.39 (gal/sx)

OD= 9 5/8” ; ID= 8.681”, P-110, 47

lb/ft

Diámetros del Agujero:

Zapato @ 3500 m Diámetro Mayor = 9.78”

Presión colapso = 5090 psi Diámetro menor = 8.75”

Presión de Reventón = 8150 psi Diámetro promedio = 9.50”

Sondeo : 5” x 4.276”, 19.4 lb/ft Exceso = 10%

TARIJAChorro

TUPAMBI

HMP

LOS MONOS

IQUIRI

Agujero de 8 ½”@ 4503m.

Cañería 9 5/8” x 8.681”, 47 lb/ft p-110, @3500m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

Grafico del Problema

TARIJAChorro

TUPAMBI

HMP

LOS MONOS

IQUIRI

Agujero de 8 ½”@ 4503m.

Cañería 9 5/8” x 8.681”, 47 lb/ft p-110, @3500m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

1.- Balance de Materia

LECHADA PRINCIPALPRODUCTO ( % ) M (LB) PE V (gal)

Cemento G 100 110 3,14 4,206

Retardador 0,14 0,15 1,60 0,012

Bloqueador de gas 1,50 1,65 1,43 0,139

Antiespumante 0,25 0,28 1,00 0,033

Agua 40,82 44,90 1,00 5,390

156,98 9,78

BL 7” = 3430m

Dens Lechada 16,1 (lpg)

Rend Lechada 0,2328 (bbl/sx)

Rend agua 0,1283 (bbl/sx)

Grafico del Problema

TARIJAChorro

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HMP

LOS MONOS

IQUIRI

Agujero de 8 ½”@ 4503m.

Cañería 9 5/8” x 8.681”, 47 lb/ft p-110, @3500m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

2.- Cálculo de las propiedades reológicas e hidráulica:

)( 180214394

:Plastica Viscosidad1.

300600 cpLLVp =−=−=

−

)100/( 34180214

:Cedente Punto2.

2

300 ftlbVpLPc =−=−=

−

009429.0 )511(100

066.12141

)511(100

066.1

)511(100

066.1)(

:)kia(Consistenc de Indice4.

8801.0

300 =∗

∗∗=

∗

∗∗=′

∗

∗+∗=′

′−

n

n

LNk

PcVpNk

8801.0214

394log*32.3 log*32.3

2

log*32.3

:)nFlujo( de Indice3.

300

600 =

=

=′

+

+=′

′−

L

Ln

PcVp

PcVpn

Grafico del Problema

TARIJAChorro

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LOS MONOS

IQUIRI

Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

3.- Cálculo de la velocidad crítica

2.111.1686.1

)778.9(

96009429.02100

86.1

96

:Turbulento Flujo

:)/(

8801.02

18801.0

2

1

=

∗

−∗∗

=

∗

∗∗

=

−

−

Vc

DekNre

Vc

segftCriticaVelocidad

nn

ρ

Donde:Nre = Número de Reynolds

Flujo Tapón = 100Flujo Turbulento = 2100

ρρρρ = Densidad de la lechada (lpg).

De = Diámetro equivalente.Flujo Tapón: De = Diámetro menor – ODcsg

Flujo Turbulento:De = Diámetro Mayor – ODcsg

Grafico del Problema

TARIJAChorro

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LOS MONOS

IQUIRI

Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

06.11.1686.1

)775.8(

96009429.0100

86.1

96

:Tapón Flujo

8801.02

18801.0

2

1

=

∗

−∗∗

=

∗

∗∗

=

−

−

Vc

DekNre

Vc

nn

ρ

3.- Cálculo de la velocidad crítica

Grafico del Problema

TARIJAChorro

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IQUIRI

Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

4.- Cálculo del Caudal de Desplazamiento:

5.3060)(04532.0)(2.11min

60)()(min

:Turbulento Flujo

=××=

××=

ft

bbl

seg

ftbblQopt

ft

bblCAP

seg

ftVc

bblQopt EA

1.5bbl/mininferior alredondear debe Se

7.160)(02677.0)(06.1min

60)()(min

:Tapón Flujo

=

=××=

××=

ft

bbl

seg

ftbblQopt

ft

bblCAP

seg

ftVc

bblQopt EA

Grafico del Problema

TARIJAChorro

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

5.- Cálculo de la velocidad optima de circulación en el EA:

)(93.0

60)4.1029

775.8(

5.1

60

60

22seg

ft

CAP

QV

CAPVcQ

EA

opt

opt

EAopt

=

∗−

=∗

=

∗∗=

8696

86.12

=

∗

∗∗=

−

n

n

opt

Dek

VNre

ρ

5-1.- Cálculo de la velocidad optima de circulación en el EA:

Nre = Flujo Tapón

Grafico del Problema

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

6.- Cálculo de la velocidad optima de circulación en el Interior:

)(673.0

60)4.1029

184.6(

5.1

60

60

2seg

ft

CAP

QV

CAPVQ

INT

opt

opt

INTOPTopt

=

∗

=∗

=

∗∗=

18396

86.12

=

∗

∗∗=

−

n

n

opt

Dek

VNre

ρ

6-1.- Cálculo de la velocidad optima de circulación en el Interior:

Nre = Flujo Laminar

Grafico del Problema

TARIJAChorro

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

7.013

27.023

)(*10*45.610*54.4

:

)(*10*910*4.1

:

−−−

−−−

+=

+=

Nref

sNewtonianoNoFluidos

Nref

sNewtonianoFluidos

De

LfVcPf

××××=∆

− ρ2210*9.3

8.- Pérdida por Fricción:

Donde:

f = factor de fricción , adimensional.

ρ = densidad, lpg.

Vc = Velocidad critica, ft/seg.

De = Diámetro equivalente, pulgadas.

L = Longitud del tramo

ΔPf = Perdidas por fricción, psi/ft.

Para régimen Turbulento

7.- Cálculo del Factor de Fricción:Para régimen Laminar y Tapón

Nref

sNewtonianoNoysNewtonianoFluidos

16

:

=

Grafico del Problema

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

9.- Presiones:

INTEAINTEA PHPHPfPfP −+∆+∆=sup

PRESION EN SUPERFICIE.

EAINT PfPHPPfondo ∆−+= sup

PRESION EN FONDO.

Grafico del Problema

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

Cañería 9 5/8” x 8.681” @3500m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

10.- Volumen de Lechada a Utilizar.

� Interior Liner (zpto Flotador - landing collar

)( 6.1441.1281.3)35004500(4.1029

)75.9( 22

2 bblV =∗∗−∗−

=

)( 9.5281.3)34303500(4.1029

)7681.8( 22

3 bblV =∗−∗−

=

)( 8.4281.3)34003430(4.1029

)5681.8( 22

4 bblV =∗−∗−

=

)( 3.7281.3)44404500(4.1029

184.62

1 bblV =∗−∗=

� Anular Liner– Agujero

� Anular Tubería – Cañería a tope de anillo.

Volumen Total = 149.5 (bbl)

� Anular Liner - Cañería (Overlap)

Grafico del Problema

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

Cañería 9 5/8” x 8.681” @3500m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

11.- Volumen de Desplazamiento.

65 VVVD +=

)( 1.123281.3)34304440(4.1029

184.6 2

5 bblV =∗−∗=

)( 9.199281.334304.1029

276.4 2

6 bblV =∗∗=

)(3239.1991.123 bbl(bbl)VD =+=

Grafico del Problema

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

12.- Altura de los colchones:

INTEA PhPhP −=∆

CMTOMECCQUIMCLODOEA PhPhPhPhPh +++= ..

)(9.186

)(281.3)4.1029

5681.8(

)(3022. m

m

bbl

bblH MECC =

∗−

=

)(5.311

)(281.3)4.1029

5681.8(

)(5022. m

m

bbl

bblH QMCC =

∗−

=

)()(

)(m

C

bblVH

AP

COLCHON ==

11.- Presión de cierre:

)(4.9849

11001706.01.169.1861706.013

5.3111706.09.86.29011706.012

psiPh

Ph

EA

EA

=

∗∗+∗∗+

∗∗+∗∗=

Grafico del Problema

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

Cañería 9 5/8” x 8.681” @3500m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

INTEA PhPhP −=∆

CMTOLODOINT PhPhPh +=

13.- Presión de cierre:

)(6.9089

601706.01.1644401706.012

psiPh

Ph

INT

INT

=

∗∗+∗∗=

)(595

6.90894.9849

psiP

P

=∆

−=∆

Grafico del Problema

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Agujero de 8 ½”@ 4503m.

Cañería 9 5/8” x 8.681” @3500m.

CF = 4480m

ZF = 4500m

BL 7” = 3430m

LC = 4440m

TTC= 3400m

Liner 7”x 6.184”, 29lb/ft,

P-110Cr13 @4500m.

14.- Tiempo Operativo:

(min) (hrs)

1.- Mezclar y bombear 149.5 (bbl) Lechada… 32.1 0.54

2.- Largar Dardo Limpiador de Sondeo … 15.0 0.25

3.- Desplazar c/323 (bbl) lodo …. 215.3 3.59

Qopt (1.5 BPM)

4.- Contingencia / Improvistos … 60.0 1.00

Total …………. 322.4 min

Total ………….. 5.38 hrs

Tiempo de Bombeabilidad = 6.00 hrsTiempo Operativo = 5.38 hrs

*** Para el desplazamiento:

300 (bbl) @ 8 BPM = 37,50 min

15 (bbl) @ 4 BPM = 3,75 min

8 (bbl) @ 1.5 BPM = 5,33 min

Total = 46.58 min

SxxSx

20

min 642