5. PROGRAMA DE PERFORACIN Y REVESTIMIENTO.5.1 CLCULO DEL PROGRAMA DE PERFORACIN. Para el clculo de la perforacin se tendr en cuenta la descripcin geolgica obtenida de los sondeos prximos, de ellos se puede deducir que la perforacin se podra realizar en cinco fases: las dos primeras como gua de la perforacin, las dos siguientes como fases intermedias y la ltima ser con la que se ataque el yacimiento. La fase intermedia ser realizada en dos tramos debido a la profundidad a la que se encuentra el yacimiento, puesto que de realizarla en una sola fase se tendran problemas de hundimientos debido a las fuertes presiones en las paredes del sondeo. Esta divisin ser localizada en un punto intermedio teniendo en cuenta la litologa presente en el sondeo. Un buen lugar sera la discordancia Messinian, en la cual se produce un cambio litolgico importante. Los pies de las entubaciones se calcularan obteniendo las presiones de la zona, es decir, en una zona concreta tendremos una presin de formacin a la que le corresponde una presin de lodo algo superior. En todo el tramo dnde utilicemos la misma presin de lodo el dimetro de la tubera de intubacin ser el mismo.

5.2 PERFORACIN. 5.2.1 Generalidades. La perforacin petrolfera utiliza de modo general la rotacin como sistema de perforacin, y las dos acciones bsicas en la las que se basa este mtodo son: un empuje sobre el til de perforacin que supere la resistencia a la penetracin de la roca, y un par de giro que origine su corte por cizalladura.

5.3.2 Parmetros de la perforacin.Pgina 1 de 8

Los parmetros sobre los que el sondista puede actuar en la perforacin son: Velocidad de rotacin. Peso sobre el trpano. Composicin del lodo. Caudal de la bomba.

En primer lugar se calcular el empuje que hay que dar sobre el trpano para atravesar la formacin. Hay que tener en cuenta los siguientes tipos de empuje: Empuje mnimo: empuje por debajo del cual la roca no es perforada, (depende de su R.C.S). La frmula para el clculo la obtenemos de los apuntes de sondeos de la Ctedra de Explotacin de Minas: Empuje mnimo (kg) = Emin = 0,5088 RCS D

RCS: Resistencia a compresin simple (MPa). D: Dimetro (mm).

Empuje mximo: se obtiene como doble del empuje mnimo y es el empuje por el cual se entierra el tricono. Empuje lmite: empuje que el tricono puede soportar debido al tamao de sus cojinetes. Es funcin del dimetro del tricono y se obtiene como: Empuje lmite (kg) = Elim = 0,569 D2

El peso sobre el trpano debe estar dentro de este rango de empujes (entre el mximo y el mnimo). Con el peso y el dimetro de perforacin se obtiene la velocidad de rotacin a travs de la frmula de Renaud: Velocidad de rotacin = N = D2 + 35 - PPgina 2 de 8

N: Velocidad de rotacin (rpm). D: Dimetro de perforacin (pulgadas). P: Peso sobre el trpano (miles de libras).

Para obtener la velocidad de perforacin, antes se debe calcular la velocidad de penetracin, que segn Praillet es igual a:

VP =

VP: Velocidad de Penetracin (m/h). E: Empuje (kg). N: Velocidad de rotacin (rpm). Rc: resistencia a la compresin de la roca (MPa). D: Dimetro del tricono (mm). De la velocidad de penetracin obtenemos la velocidad de perforacin (VM) como: VM = 2 VP 0,65

Aplicando estas frmulas para cada tramo de perforacin tendremos: a) Fase de perforacin a 17 (444,5 mm). Este tramo se puede dividir en dos partes, una en la que se perforan unas arcillas sin consolidar y otra en la que se perforan unas areniscas. Estos tipos de rocas segn Bieniawski tienen una resistencia a compresin simple que vara entre 36 y 172 MPa para las arcillas y entre 40 y 179 MPa para las areniscas. En el primer caso (arcillas sin consolidar) tomaremos un valor de 40MPa y para el segundo caso (areniscas) un valor de 70MPa. Aplicando las frmulas mencionadas anteriormente se obtienen los siguientes valores de peso sobre el trpano y la velocidad de rotacin:Pgina 3 de 8

1 Parte (460 m - 912 m): Emin = 0, 5088 RCS D = 0, 5088 40 444,5 = 9046, 5 kg Emax = 2 Emin = 2 9046,5 = 18093 kg Elim = 0,569 D2 = 0,569 444,52 = 112423 kg Velocidad de rotacin = N = D2 + 35 P = 17,52 +35 40 =301 rpm = 31 rad/s

2 Parte (912 m - 1420 m): Emin = 0, 5088 RCS D = 0, 5088 70 444,5 = 15831kg Emax = 2 Emin = 2 9046,5 = 31662 kg Elim = 0,569 D2 = 0,569 444,52 = 112423 kg Velocidad de rotacin = N = D2 + 35 P = 17,52 +35 49,9 =271 rpm = 28 rad/s

Se tomar como vlido para el peso sobre el trpano el intervalo que vara entre 9046 kg y 31662 kg y la velocidad de rotacin mxima de 28 rad/s. Los valores mximos estn afectados por un factor de seguridad que consideramos igual a 1,25 en el caso del peso sobre el trpano y de 1,5 para la velocidad, luego se obtienen unos valores de: Peso sobre el trpano: 9046 kg 25330 kg Velocidad de rotacin: 28rad/s (180 rpm) Tomando estos datos, tenemos que la velocidad de penetracin es igual:

VP =

=

= 88 m/h

VM = 2 VP 0, 65 = 2 88 0, 65 = 37 m/h As se obtiene la velocidad de perforacin, aunque en realidad es un parmetro difcil de predeterminar, ya que depende de muchas variables.Pgina 4 de 8

Velocidad de perforacin: 37 m/h b) Fase de perforacin a 12 (311,2 mm). Este tramo se puede dividir en tres partes, una en la que se perforan unas arcillas, otra en la que se perforan unas areniscas a mayor profundidad que en la fase anterior y la ltima en la que se perforan unas calizas y margas. Segn Bieniawski la resistencia a compresin simple de las arcillas vara entre 36 MPa y 172 MPa, la de las areniscas entre 40MPa y 179 MPa, entre 69 MPa y 180 MPa en el caso de las calizas y entre 52 MPa y 152 MPa para las margas del ltimo tramo. 1 Fase (1420 m 1871 m): En el primer tramo (arcillas), que es el menos profundo, se tomar como resistencia a la compresin simple de la roca un valor de 50 MPa, obtenindose los siguientes valores: Emin = 0, 5088 RCS D = 0, 5088 50 311, 2 = 7917 kg Emax = 2 Emin = 2 7917 = 15834 kg Elim = 0,569 D2 = 0,569 311,22 = 55105 kg Velocidad de rotacin = N = D2 + 35 P = 12,52 +35 28 = 156 rpm = 16 rad/s Aplicando un factor de seguridad de 1,25 obtenemos: Emin = 7917/1, 25 = 6333 kg Emax = 2 Emin = 12666 kg 2 Fase (1871 m 1940 m): En el segundo tramo (areniscas), se tomar como resistencia a compresin simple de la roca un valor de 60 MPa, entonces se tendr: Emin = 0, 5088 RCS D = 0, 5088 60 311, 2 = 9500 kg Emax = 2 Emin = 2 9500 = 19000 kg Elim = 0,569 D2 = 0,569 311,22 = 55105 kg

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Velocidad de rotacin = N = D2 + 35 P = 12,52 +35 33,5 = 151 rpm = 15,6 rad/s Aplicando un factor de seguridad de 1,25 obtenemos: Emin = 9500/1, 25 = 7600 kg Emax = 2 Emin = 15200 kg 3 Fase (1940 m 2140 m): En el ltimo tramo, que es de calizas y es el ms profundo de los tres, se tomar como resistencia a compresin simple de la roca un valor medio de 90 MPa, entonces obtendremos unos valores: Emin = 0, 5088 RCS D = 0, 5088 90 311, 2 = 14250 kg Emax = 2 Emin = 2 14250 = 28500 kg Elim = 0,569 D2 = 0,569 311,22 = 55105 kg Velocidad de rotacin = N = D2 + 35 P = 12,52 +35 50 = 135 rpm = 14 rad/s Aplicando un factor de seguridad de 1,25 obtenemos: Emin = 14250/1, 25 = 11400 kg Emax = 2 Emin = 22800 kg Se tomar como vlido para el peso sobre el trpano el intervalo que vara entre 6333 kg y 22800 kg, y la velocidad de rotacin mxima de 16 rad/s. Peso sobre el trpano: 6333 kg 22800 kg Velocidad de rotacin: 16 rad/s (156 rpm) Tomando estos datos, tenemos que la velocidad de penetracin es igual:

VP =

=

= 44 m/h

VM = 2 VP 0, 65 = 2 44 0, 65 = 23 m/hPgina 6 de 8

Luego la velocidad de perforacin es igual a: Velocidad de perforacin: 37 m/h c) Fase de perforacin a 8 (215,9 mm). En este tramo se perforan fundamentalmente calizas, dolomas y margas, estos tipos de roca segn Bieniawski, tienen una resistencia a compresin simple que vara entre 69 MPa y 180 MPa en el caso de las calizas, entre 83 MPa y 165 MPa en las dolomas y en las margas vara entre 52 MPa y 152 MPa. En esta fase se avanzar desde 2140 metros hasta el fondo del almacn (2500 metros). Tomando un valor intermedio de 85 MPa, se obtienen los siguientes valores: Emin = 0, 5088 RCS D = 0, 5088 85 215, 9 = 9337 kg Emax = 2 Emin = 2 7917 = 18674 kg Elim = 0,569 D2 = 0,569 215,92 = 26522 kg Velocidad de rotacin = N = D2 + 35 P = 8,52 +35 33 = 75 rpm = 7,7 rad/s Tomando el mismo factor de seguridad que en las fases anteriores obtenemos: Emin = 9337/1, 25 = 7469 kg Emax = 2 Emin = 14939 kg Entonces los valores que se tomarn para este tramo son: Peso sobre el trpano: 9046 kg 25330 kg Velocidad de rotacin: 7,7 rad/s (75 rpm) Para obtener la velocidad de penetracin introducimos los datos en la frmula:

VP =

=

= 47 m/h

VM = 2 VP 0, 65 = 2 47 0, 65 = 24 m/h Luego la velocidad de perforacin es igual a:Pgina 7 de 8

Velocidad de perforacin: 24 m/h Todas estas variables tambin se pueden deducir de tablas que nos las dan en funcin del terreno que se atraviese, o de los sondeos prximos al nuestro, ya que su columna estratigrfica es similar a nuestro sondeo. A continuacin se recoge un rango de datos para cada fase de perforacin procedentes del anexo de diagrafas. a) Fase de perforacin a 36 (914,4 mm).

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