lodos de perfo

1. CÁLCULOS BÁSICOS DE
FLUIDOS DE PERFORACIÓN

2. INTRODUCCIÓN
➢ Los principios básicos del fluido de perforación y el
sistema de circulación se presentan a continuación.
1. Capacidad de la tubería, del espacio anular, del
agujero y desplazamiento de tubería.
2. Bombeo del lodo, gastos, velocidades y eficiencia de
las bombas.
3. Calculo del_tiempo_de circulación del lodo a
diferentes puntos del agujero.
4. Gradiente de presión de la columna de lodo en el
pozo.
5. Balance de materia para los lodos de perforación.
6. Porcentaje de aceite, agua y sólidos en un lodo.

3. CAPACIDADES Y DESPLAZAMIENTO
CAPACIDAD DE LA TUBERÍA
→ La capacidad de la tubería, del agujero y del
espacio anular, es el VOLUMEN DE LODO POR
CADA UNIDAD DE LONGITUD a la profundidad a
la cual el lodo se encuentre.
→ La capacidad depende principalmente de la
sección transversal del agujero, determinándose por
su longitud y diámetro del mismo.
→ La capacidad de la tubería se determina por su
diámetro interno (DI); y la capacidad del espacio
anular se determina por el diámetro del agujero y
el diámetro externo de la tubería (DE).

4. CAPACIDADES Y DESPLAZAMIENTO
EL DESPLAZAMIENTO DE LA TUBERÍA
➢ El desplazamiento de la tubería es el VOLUMEN DE
LODO DESPLAZADO POR UNIDAD DE LONGITUD,
y se determina cuando la tubería se desplaza
dentro y fuera del agujero al encontrarse dentro del
lodo de perforación.
➢ El valor obtenido será una indicación del volumen de
acero de la tubería y es determinado por el
diámetro interno, externo y las juntas de la tubería.

5. UNIDADES
El volumen es expresado en barriles Bbl.
➢ 1 barril (Bbl) = 42 galones (gal) = 5.6 pie3 =
0.159 m3.
La capacidad y el desplazamiento son expresados en
barril/pie (Bbl/pie)
➢ 1 barril/pie (Bbl/pie) = 5.6 pie3/pie = 42 gal/pie
= 0.52 m3;m

6. ECUACIONES FUNDAMENTALES
➢ La capacidad y el desplazamiento se obtendrán a
partir de la misma fórmula:
➢ El volumen del agujero, de la tubería y del espacio
anular (diferencia de áreas) se determinarán de la
siguiente manera:
Volumen = Área transversal x longitud de la tubería (total)
pie
pie
,
m
m
,
pie
Bbl
)
UNITARIA
(
LONGITUD
VOLUMEN
CAPACIDAD
ENTO
DESPLAZAMI
3
3

=
=

7. ECUACIONES FUNDAMENTALES
➢ Entonces el volumen del agujero será igual:
➢ Para unidades de campo:
Donde:
V = Volumen = Bbl
d = Diámetro = Pulg
L = Longitud = pies
Longitud
de
Unidad
x
4
xd
VOLUMEN
2

=
L
x
d
x
454
0.00097397
VOLUMEN 2
=

8. ECUACIONES FUNDAMENTALES
➢ Con la obtención del volumen en barril, se podrá
obtener la capacidad mencionada, dividiendo el
volumen obtenido (Bbl) entre la longitud total de la
tubería (pie), quedándonos:
Capacidad= Bbl/pie.
➢ La capacidad y el desplazamiento también ha sido
calculada en función del diámetro, de acuerdo a
esto, se ha elaborado la siguiente tabla de acuerdo
a la disposición requerida.

9. FORMULAS DE CAPACIDADES Y
DESPLAZAMIENTOS EXPRESADOS EN Bbl/pie
1. Capacidad del agujero (cuando la tubería de
perforación se encuentra fuera del pozo), o
capacidad de la tubería de revestimiento.
2. Capacidad de la sección exterior de la tubería o de
los lastrabarrenas.

10. FORMULAS DE CAPACIDADES Y
DESPLAZAMIENTOS EXPRESADOS EN Bbl/pie
3. Capacidad del espacio anular entre el agujero o la
tubería de revestimiento y la tubería de perforación.
4. Desplazamiento de la Sección Anular

11. FORMULAS DE CAPACIDADES Y
DESPLAZAMIENTOS EXPRESADOS EN Bbl/pie
Donde:
➢ d1 = Diámetro del agujero o diámetro interior de
la tubería de revestimiento. (pulgadas)
➢ d2 = Diámetro externo de la tubería o diámetro
externo de los lastrabarrenas. (pulgadas)
➢ d3 = Diámetro interno de la tubería o diámetro
interno de los lastrabarrenas . (pulgadas)

12. CALCULO DEL CAUDAL DE LA BOMBA
➢ Las bombas de lodo son bombas de émbolo y
suelen ser llamadas bombas de “desplazamiento
positivo” o bombas “alternativas”.
➢ Estas bombas tienen dos o tres émbolos (pistones)
que realizan un movimiento de vaivén dentro de los
cilindros (liners).
➢ Un ciclo de vaivén completo constituye una carrera
(stk - según el inglés “stroke”) y es igual a la
rotación del cigüeñal; por lo tanto, 1 stk/min = RPM.
➢ Las bombas de dos émbolos se llaman bombas
dúplex y las bombas de tres émbolos se llaman
bombas triplex. Las bombas triplex se usan más
actualmente.

13. BOMBAS TRIPLEX
➢ Los émbolos de una bomba triplex sólo funcionan
durante la carrera de ida y tienen generalmente
pequeñas carreras (6 a 12 in.), y operan a velocidades
que varían de 60 a 120 stk/min.
➢ La ecuación para calcular el caudal es la siguiente:
Donde:
VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba/carrera
DILiner = DI del liner
L = Longitud de la carrera de la bomba
Rend = Rendimiento de la bomba (decimal)

14. BOMBAS TRIPLEX

15. BOMBAS TRIPLEX

16. BOMBAS DUPLEX
➢ Los émbolos de una bomba dúplex de lodo
funcionan en ambas direcciones, de manera que el
cilindro trasero hace que el vástago de la bomba se
mueva a través de su volumen desplazado y ocupe
parte del mismo.
➢ La ecuación general para calcular el caudal de una
bomba dúplex es la siguiente:

17. VELOCIDAD ANULAR
➢ La Velocidad Anular (comúnmente referida como
VA) es la velocidad media a la cual un fluido está
fluyendo dentro de un espacio anular.
➢ La siguiente ecuación calcula la velocidad anular
basándose en el caudal de la bomba y el volumen
anular del pozo:
VA = Velocidad Anular
VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba
VAn = Volumen anular

18. TIEMPO DE CIRCULACIÓN
➢ Es el tiempo (o número de carreras) requerido para
que el lodo circule a partir de la succión de la
bomba, bajando por la CP, saliendo por la barrena,
subiendo de nuevo por el EA hasta la superficie,
pasando a través de los tanques, y finalmente,
regresando de nuevo a la succión de la bomba.
VSistema = Volumen total del sistema (activo) (Bbl o m3)
VCaudal de la Bomba = Caudal de la bomba (Bbl/min o m3/min)

19. PRESIÓN HIDRÓSTATICA
➢ La presión hidrostática (PH) es la presión ejercida
por el peso de un líquido sobre su “contenedor” y es
función de la densidad del fluido y de la
Profundidad Vertical Verdadera (TVD).
PH = Factor de conversión x Peso del lodo x TVD
➢ Unidades de campo:
PH (lb/pulg2) = 0,052 x Peso del lodo (lb/gal) x TVD (ft)

20. EJEMPLO
DATOS:
➢ Estado Sub Superficial del Pozo
✓ TR de superficie: 1.850 ft de 13 3/8 in. 48 lb/ft
✓ TR intermedia: 8.643 ft de 9 5/8 in. 32,30 lb/ft
✓ TR corta: 8.300 a 14.500 ft de 7 in. 20 lb/ft
➢ Diámetro de la barrena: 6 1/8 in.
➢ Profundidad Total (TD): 17.800 ft

21. EJEMPLO
DATOS:
➢ Columna telescópica de perforación:
→ TP de 5 in,19.50 lb/ft hasta 8.000 ft
→ TP de 3 1/2 in., 13,3 lb/ft hasta 16.800 ft
→ Portamechas 4 ¾ in, 1.000 ft, 2 1/4 in. DI

22. EJEMPLO
DATOS:
➢ Sistema de superficie: Tres tanques
→ 7 ft de alto, 6 ft de ancho, 31 ft de largo.
→ En dos tanques hay 64 in. de lodo
→ En el otro tanque hay 46 in. de lodo con la
columna de perforación dentro del pozo.
➢ Peso del lodo: 16,3 lb/gal
➢ Bombas de lodo: Triplex: 6 1/2 in. x 12 in., 50
stk/min, con un rendimiento de95%